PID的产品详细说明和参数调整方法

　　1. PID控制器的基本原理

　　PID控制器在连续控制系统中具有非常好地控制效果，因此得到了广泛应用，PID控制器的时域微分方程如下：

　　式中，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数,Td为微分时间常数，u(t)为控制量，(PID控制器的控制量与误差的比例、积分、微分有关)，e(t)为偏差量，y(0)为被控制量没有偏差时控制器输出的控制量。

　　2.PID控制器的两种形式

　　PID控制有模拟PID控制和数字PID控制，计算机控制是一种采样控制，如果将信号离散化处理，就可以用软件实现PID控制，即数字PID控制。数字式PID控制算法可以分为位置式PID和增量式PID控制算法。
 

 

　　一、基础知识

　　在自动调节系统中，E=SP-PV。其中，E为偏差、SP为给定值、PV为测量值。当SP大于PV时为正偏差，反之为负偏差。

　　比例调节作用的动作与偏差的大小成正比;当比例度为100时，比例作用的输出与偏差按各自量程范围的1：1动作。当比例度为10时，按10：1动作。即比例度越小，比例作用越强。比例作用太强会引起振荡。太弱会造成比例欠调，造成系统收敛过程的波动周期太多，衰减比太小。其作用是稳定被调参数。

　　积分调节作用的动作与偏差对时间的积分成正比。即偏差存在积分作用就会有输出。它起着消除余差的作用。积分作用太强也会引起振荡，太弱会使系统存在余差。

　　微分调节作用的动作与偏差的变化速度成正比。其效果是阻止被调参数的一切变化，有超前调节的作用。对滞后大的对象有很好的效果。但不能克服纯滞后。适用于温度调节。使用微分调节可使系统收敛周期的时间缩短。微分时间太长也会引起振荡。

　　二、整定方法

　　经验法是简单调节系统应用最广泛的整定方法，是一种试凑法。它通过参数预先设置和反复试凑来实现。参数的预置值要根据对象的特性和仪表的量程决定。仪表量程大的PID参数要适当加强作用。四类被调参数的

　　一般范围如下：

　　实际情况可能超出此范围。

　　临界比例度法是采用纯比例将系统投入自动，此时积分时间放最大，微分时间放0。逐渐减小比例度，使系统刚刚出现等幅振荡，记下这时的比例度Pbc和振荡周期Tc，然后按下式计算PID的比例度和积分时间：P=2.2Pbc;T=0.85Tc。

　　对于纯滞后时间和时间常数较大的对象，MACS的PID不宜使用临界比例度法，其较难找到Pbc。

　　三、如何整定PID参数

　　[1]、说明

　　调节系统投自动：往往在控制方案确定后，最关键的是P、I、D参数如何整定，根据我的工作经验，谈谈如何整定调节系统的P、I、D参数，请大家在工程中参考。

　　在整定调节系统的P、I、D参数前，要保证一个闭环调节系统必须是负反馈，即Ko*Kv*Kc >0，

　　调节对象Ko：阀门、执行器开大，测量PV增加，则Ko>0;反之，则Ko<0;

　　调节阀门Kv：伐门正作用(气开、电开)，则Kv>0;伐门反作用(气关、电关)，则Kv<0;

　　Ko、Kv的正负由工艺对象和生产安全决定，根据Ko、Kv的正负和Ko*Kv*Kc >0，我们可以确定Kc的正负，

　　调节器Kc：若Kc>0，则调节器为反作用;若Kc<0，则调节器为正作用;软件组态中要设置正确。

　　在整定调节系统的P、I、D参数前，要保证测量准确、阀门动作灵活;

　　在整定调节系统的P、I、D参数时，打好招呼，要求用户工艺操作密切注意生产运行状况，确保安全生产;

　　在整定调节系统的P、I、D参数时，先投自动后串级，先投副环后主环，副环粗主环细，改变给定值SP或输出值OP，给出一个工艺允许的阶跃信号，观察测量值PV变化和趋势图，不断修定PID参数，往往反复几次，直至平稳控制。

　　[2]、经验PID整定参数

　　对介质为流体(气体、液体)情况，经验PID整定参数参考如下，(在出所前最好在软件组态中要设置好，到现场再细调或不动)：

　　1、对流量调节(F)：一般P=120～200%，I=50～100S，D=0S;对防喘振系统：一般P=120～200%，I=20～40S，D=15～40 S;

　　2、对压力调节(P)：一般P=120～180%，I=50～100S，D=0S;对放空系统：一般P=80～160%，I=20～60S，D=15～40S;

　　3、对液位调节(L)：

　　1]、大个容器(直径 4米、高2米以上塔罐)：一般P=80～120%，I=200～900S，D=0S;

　　2]、中个容器(直径2--4米、高1.5--2米塔罐)：一般P=100～160%，I=80～400S，D=0S;

　　3]、小个容器(直径2米、高1.5米以下塔罐)：一般P=120～300%，I=60～200S，D=0S;

　　4、对温度调节(T)：一般P=120～260%，I=50～200S，D=20～60S;

　　上述参数是经验性的东西，不是绝对的。另外实际中，有时一个调节系统工艺过程对象或阀门(定位器)存在问题，也能靠改变PID参数予以克服，使自动投入。投自动需要耐心观察、不断修正。实践中能否投入自动，最关键的是阀门(定位器)、执行器好用，动作灵活。

　　在一个串级调节系统(例如：有2个调节器)中，整个内环(副调，其Ko*Kv*Kc >0)相当于主环的Kv，它始终为正。PID参数整定的结果：观察曲线，一般为一阶衰减特性即可(当然理论上为二阶衰减特性)。