PID應(yīng)用及參數(shù)整定方法培訓(xùn)-修改版

PID應(yīng)用及參數(shù)整定方法目錄PID控制的原理1單回路PID參數(shù)整定方法2串級(jí)控制的PID整定3PID模塊的一些常用配置4（一）PID控制原理水箱液位的控制測(cè)量器：液位計(jì)+人眼控制器：大腦執(zhí)行機(jī)構(gòu)：手+手動(dòng)閥測(cè)量器：液位變送器控制器：DCS主控卡執(zhí)行機(jī)構(gòu)：自動(dòng)調(diào)節(jié)閥從人工控制到自動(dòng)控制若水位變送器提供了信息：(1)當(dāng)前液位比期望設(shè)定值低50cm(2)液位還在繼續(xù)走低“人”如何調(diào)節(jié)閥門？需要關(guān)小出口閥，但還需考慮：(1)關(guān)多少？(2)持續(xù)多少時(shí)間？(3)關(guān)閉速度為多少？

(4)…PID的角色PID（比例、積分、微分）反饋控制思想的體現(xiàn)占實(shí)際工業(yè)控制回路的90%充分利用了PV值的當(dāng)前、預(yù)期、歷史的信息PID參數(shù)算式和解釋根據(jù)控制目標(biāo)誤差計(jì)算調(diào)節(jié)量：比例（今天）：與當(dāng)前e成比例積分（昨天）：與過(guò)去e的累積相關(guān)微分（明天）：與e的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)相關(guān)離散增量式PID算式計(jì)算機(jī)控制處理的是離散采樣信號(hào)，并采用增量式相比于位置式，更加適合手自動(dòng)切換增量式PID具有抗積分飽和的功能注：控制理論中采用比例增益Kc表示比例強(qiáng)度

工業(yè)界一般用比例度P(%)PID并非萬(wàn)能影響控制性能的因素：測(cè)量傳感器的精度、速度MV變量精度、速度控制器的數(shù)據(jù)處理精度被控對(duì)象、擾動(dòng)的特性MV、PV組合不合適PID參數(shù)…..多角度分析，查找主因（二）單回路PID參數(shù)整定方法比例積分微分主要功能消除擾動(dòng)消除余差改進(jìn)控制性能指標(biāo)比例度P積分時(shí)間Ti微分時(shí)間Td強(qiáng)度關(guān)系P越大，比例越弱Ti越大，積分越弱Td越大，微分越強(qiáng)比例作用（P）比例作用：弱->強(qiáng)

調(diào)節(jié)速度：超調(diào)量：余差：穩(wěn)定性：慢->快小->大大->小好->差純比例作用下，會(huì)有余差！積分作用（I）積分作用：弱->強(qiáng)與比例共同作用，

消除余差穩(wěn)定性：好->差微分作用（D）原理：根據(jù)將來(lái)趨勢(shì)調(diào)節(jié)提高穩(wěn)定性，使比例和積分強(qiáng)度可以增加，提高控制性能。雖然理論上很完美，但受噪聲影響嚴(yán)重，實(shí)際中除了慣性大的對(duì)象（溫度）以外，用得較少被控對(duì)象特性分類流量：一般響應(yīng)速度較快，宜用PI壓力、液位：響應(yīng)速度既有快的，也有慢的，可用PI溫度：典型的慢對(duì)象，控制精度要求高，建議采用PIDPID參數(shù)整定經(jīng)驗(yàn)方法定量的經(jīng)驗(yàn)方法：響應(yīng)曲線法、臨界振蕩、衰減振蕩、繼電器法…

有理論指導(dǎo)，方向明確

方法復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)條件不允許等幅振蕩不一定都是由于參數(shù)整定不當(dāng)所引起一般整定方法：看曲線，調(diào)參數(shù)

操作簡(jiǎn)便實(shí)用

需要理論基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)積累PID參數(shù)整定經(jīng)驗(yàn)方法臨界振蕩PID參數(shù)整定經(jīng)驗(yàn)方法衰減曲線法4:110:1響應(yīng)曲線法1開(kāi)環(huán)階躍響應(yīng)響應(yīng)曲線法1注：PID參數(shù)還需要進(jìn)一步根據(jù)曲線來(lái)調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)算式下的值響應(yīng)曲線法2開(kāi)環(huán)階躍響應(yīng)響應(yīng)曲線法2注：Tp=1.5（t2-t1）,г=(3t1-t2)/2標(biāo)準(zhǔn)算式下的值經(jīng)驗(yàn)試湊法注：給出了PID參數(shù)的參考初始值，一般需要根據(jù)控制效果進(jìn)行細(xì)調(diào)經(jīng)驗(yàn)參考值根據(jù)實(shí)際曲線的細(xì)調(diào)在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)中，根據(jù)相應(yīng)曲線，對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行細(xì)調(diào)P=33.33%，Ti=10s（參考值）看曲線調(diào)PID參數(shù)以下6個(gè)案例，請(qǐng)思考是PID中哪些參數(shù)過(guò)強(qiáng)、過(guò)弱？PID參數(shù)調(diào)節(jié)例（1）P=16.7%，Ti=80s積分強(qiáng)度不夠，比例過(guò)強(qiáng)PID參數(shù)調(diào)節(jié)例（2）P=33.33%，Ti=30s積分強(qiáng)度不夠PID參數(shù)調(diào)節(jié)例（3）P=100%，Ti=20s積分強(qiáng)度不夠，比例太弱PID參數(shù)調(diào)節(jié)例（4）積分足夠，比例太弱P=166.7%，Ti=5sPID參數(shù)調(diào)節(jié)例（5）增加微分作用抵消比例、積分增強(qiáng)的不利影響，改善控制性能P=14.3%，Ti=40sPID參數(shù)調(diào)節(jié)例（5）P=14.3%，Ti=40s,Td=7.5sPID參數(shù)調(diào)節(jié)例（6）積分或比例太強(qiáng)，看具體MV的變化PID參數(shù)調(diào)節(jié)例（6）P=25%，Ti=4.5sMV變化與PV基本同步，比例太強(qiáng)PID參數(shù)調(diào)節(jié)例（6）P=333.3%，Ti=0.6sMV變化滯后于PV變化，積分太強(qiáng)PID總結(jié)PB：越小，速度越快，越不穩(wěn)TI：越小，越快消除余差，越容易過(guò)沖，越不穩(wěn)TD：補(bǔ)償PB、TI帶來(lái)的不穩(wěn)定，放大毛刺，一般僅在溫度對(duì)象上使用大純滯后對(duì)象溫度控制中很常見(jiàn)純滯后時(shí)間和主導(dǎo)時(shí)間

常數(shù)之比τ/T>0.5微分作用無(wú)助于純滯后

對(duì)象的控制串級(jí)PID能改善此類

控制性能經(jīng)典例子，洗澡水的控制問(wèn)題：

冷水熱水（三）串級(jí)PID參數(shù)的使用和整定（三）串級(jí)PID參數(shù)的使用和整定串級(jí)控制（cascadecontrol）原理：將擾動(dòng)包含在副回路中使副回路響應(yīng)較快使用串級(jí)控制的要求副對(duì)象必須是主對(duì)象的原因盡量將擾動(dòng)包含在副回路中副對(duì)象：麻利的下屬時(shí)間常數(shù)短，響應(yīng)速度較快，調(diào)節(jié)靈敏主對(duì)象：慢性子指揮官時(shí)間常數(shù)較長(zhǎng)，慣性大，調(diào)節(jié)相對(duì)較慢串級(jí)控制PID參數(shù)副回路的積分作用適當(dāng)減弱

隨動(dòng)系統(tǒng)，無(wú)設(shè)定值要求

積分作用使響應(yīng)變慢對(duì)流量、壓力之類的副回路對(duì)象，可以增加積分作用，但要求積分作用較弱，以免過(guò)多降低副回路響應(yīng)速度PID參數(shù)整定：先副后主（四）PID模塊的一些常用配置輸出MV的上下限限制正反作用微分比例先行微分積分作用的單獨(dú)切除功能輸出MV的上下限限制正反作用與被控對(duì)象特性相關(guān)目的：形成負(fù)反饋判斷方法：

根據(jù)工藝，當(dāng)PV過(guò)高時(shí)，如何調(diào)節(jié)MV？1如果應(yīng)該降低MV，則為反作用（默認(rèn)）2如果應(yīng)該增大MV，

則為正作用副控制器：正作用主控制器：反作用正反作用比例、微分先行的含義設(shè)定值SV發(fā)生突變時(shí)偏差E=SV-PV也發(fā)生突變常規(guī)PID算法：MV