DCS控制系统PID参数的整定方法

1、PID参数整定   PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程

2、经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。1. PID 常用口诀:     参数整定找最佳，从小到大顺序查，     先是比例后积分，最后再把微分加， 

3、0;   曲线振荡很频繁，比例度盘要放大，     曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳，     曲线偏离回复慢，积分时间往下降，     曲线波动周期长，积分时间再加长，     曲线振荡频率快，先把微分降下来，     动差大来波动慢，微分时间应加长，     理想曲线两个波，前高后低 4 比 1，   &#

4、160;  一看二调多分析，调节质量不会低 2.PID 控制器参数的工程整定,     各种调节系统中 P.I.D 参数经验数据以下可参照：     温度 T: P=2060%,T=180600s,D=3-180s     压力 P: P=3070%,T=24180s,       液位 L: P=2080%,T=60300s,      

5、; 流量 L: P=40100%,T=660s。 3.PID 控制的原理和特点      在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称 PID控制，又称 PID 调节。PID 控制器问世至今已有近 70 年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用 PID 控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象或不能通过有

6、效的测量手段来获得系统参数时，最适合用 PID 控制技术。PID 控制，实际中也有 PI 和 PD 控制。PID 控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。       比例（P）控制   比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。       积分（I）控制   在积分控制中，控制器的输出与输入误差信

7、号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。    微分（D）控制   在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化

8、率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程

9、中的动态特性。可以用MATLAB仿仿，感受一下参数对典型对象动态特性影响 请参考“先进PID控制及其MATLAB仿真”，刘金琨编，电子工业出版社2003年1月版 控制电动阀的开度来达到控制温度是可以的，我个人认为用比例电磁阀替代电动阀完全可以实现PID的控制。因为比例电磁阀有标准的模拟量输入信号和反馈信号而且具有PID调节功能。经过多年的工作经验，我个人认为PID参数的设置的大小，一方面是要根据控制对象的具体情况而定；另一方面是经验。P是解决幅值震荡，P大了会出现幅值震荡的幅度大，但震荡频率小，系统达到稳定时间长；I是解决动作响应的速度快慢的，I大了响应速度慢，反之则快；D

10、是消除静态误差的，一般D设置都比较小，而且对系统影响比较小。对于温度控制系统P在5-10%之间；I在180-240s之间；D在30以下。对于压力控制系统P在30-60%之间；I在30-90s之间；D在30以下。  PID参数整定方法就是确定调节器的比例带PB、积分时间Ti和和微分时间Td。一般可以通过理论计算来确定，但误差太大。目前，应用最多的还是工程整定法：如经验法、衰减曲线法、临界比例带法和反应曲线法。各种方法的大体过程如下： （1）经验法又叫现场凑试法，即先确定一个调节器的参数值PB和Ti，通过改变给定值对控制系统施加一个扰动，现场观察判断控制曲线形状。若曲

11、线不够理想，可改变PB或Ti，再画控制过程曲线，经反复凑试直到控制系统符合动态过程品质要求为止，这时的PB和Ti就是最佳值。如果调节器是PID三作用式，那么要在整定好的PB和Ti的基础上加进微分作用。由于微分作用有抵制偏差变化的能力，所以确定一个Td值后，可把整定好的PB和Ti值减小一点再进行现场凑试，直到PB、Ti和Td取得最佳值为止。显然用经验法整定的参数是准确的。但花时间较多。为缩短整定时间，应注意以下几点：根据控制对象特性确定好初始的参数值PB、Ti和Td。可参照在实际运行中的同类控制系统的参数值，或参照表3-4-1所给的参数值，使确定的初始参数尽量接近整定的理想值。这样可大大减少现场

12、凑试的次数。在凑试过程中，若发现被控量变化缓慢，不能尽快达到稳定值，这是由于PB过大或Ti过长引起的，但两者是有区别的：PB过大，曲线漂浮较大，变化不规则，Ti过长，曲线带有振荡分量，接近给定值很缓慢。这样可根据曲线形状来改变PB或Ti。PB过小，Ti过短，Td太长都会导致振荡衰减得慢，甚至不衰减，其区别是PB过小，振荡周期较短；Ti过短，振荡周期较长；Td太长，振荡周期最短。如果在整定过程中出现等幅振荡，并且通过改变调节器参数而不能消除这一现象时，可能是阀门定位器调校不准，调节阀传动部分有间隙（或调节阀尺寸过大）或控制对象受到等幅波动的干扰等，都会使被控量出现等幅振荡。这时就不能只注意调节器

13、参数的整定，而是要检查与调校其它仪表和环节。 （2）衰减曲线法是以4：1衰减作为整定要求的，先切除调节器的积分和微分作用 ，用凑试法整定纯比例控制作用的比例带PB（比同时凑试二个或三个参数要简单得多），使之符合4：1衰减比例的要求，记下此时的比例带PBs和振荡周期Ts。如果加进积分和微分作用，可按表3-4-2给出经验公式进行计算。若按这种方式整定的参数作适当的调整。对有些控制对象，控制过程进行较快，难以从记录曲线上找出衰减比。这时，只要被控量波动2次就能达到稳定状态，可近似认为是4：1的衰减过程，其波动一次时间为Ts。 pk/1.2调节出现的第二个峰值和稳态值相切

14、；d=i/3.5（3）临界比例带法，用临界比例带法整定调节器参数时，先要切除积分和微分作用，让控制系统以较大的比例带，在纯比例控制作用下运行，然后逐渐减小PB，每减小一次都要认真观察过程曲线，直到达到等幅振荡时，记下此时的比例带PBk(称为临界比例带)和波动周期Tk，然后按表3-4-3给出的经验公式求出调节器的参数值。按该表算出参数值后，要把比例带放在比计算值稍大一点的值上，把Ti和Td放在计算值上，进行现场观察，如果比例带可以减小，再将PB放在计算值上。这种方法简单，应用比较广泛。但对PBk很小的控制系统不适用。 （4）反应曲线法，前三种整定调节器参数的方法，都是在预先不知道控制对

15、象特性的情况下进行的。如果知道控制对象的特性参数，即时间常数T、时间迟延和放大系数K，则可按经验公式计算出调节器的参数。利用这种方法整定的结果可达到衰减率=0.75的要求。 应用以上规则，对下图系统进行调整 Kp增加则振荡周期减小，超调增加，上升时间减小，反之亦然；Ki增加则超调/回调比增加，稳定性下降，反之亦然；Kd增大则稳定性增加，反之亦然；当系统上升时间大于要求的上升时间时，增加Ki；在稳态时，系统输出产生波动现象，适当增加Kd；系统输出对于干扰信号反映灵敏，适当减小Kd；上升时间过长，增加Kp；系统输出发生振荡减小Kp。谈如何整定PID参数各种工艺装置采用DCS系统

16、主要实现生产过程的自动化控制，DCS系统在各类生产装置工艺过程中占有举足轻重的地位，它指挥和控制生产过程的大脑和神经中枢，是各类生产装置保证工艺指标、安全稳定运转、节能降耗及优化操作和改善生产管理的关键，DCS能否发挥应有的作用和取得用户满意的效果，其中自控率是一项很重要的指标，调节系统能否投入自动，PID参数整定很关键。一、调节器正/反作用的确定方法调节系统投自动：往往在控制方案确定好且判断出调节器的正/反作用后，最关键的是P、I、D参数如何整定，根据多年的现场工作经验，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

17、反馈，即Ko*Kv*Kc 0。_PV Kc（PID）KvKo测量sp单回路PID调节系统方框图Ø调节对象Ko：阀门、执行器开大，测量PV增加，则Ko0；反之，则Ko0；Ø调节阀门Kv：阀门正作用（气开、电开），则Kv0；阀门反作用（气关、电关），则Kv0；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，Ø调节器Kc：若Kc0，则调节器为反作用；若Kc0，则调节器为正作用；软件组态中要设置正确,在装置调试和开车及P、I、D参数整定前，调节器的正/反作用务必检查，且正确无

18、误。1)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；2)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；3)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。在操作站CRT上，打开调节器的整定调整画面窗口，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。实际中，一般能达到工艺满意的一阶特性即可。二、经验PID整定参数预置对介质为流体（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

19、，到现场再细调或不动）：1、对流量调节（F）：Ø一般P=120200%，I=50100S，D=0S；Ø对防喘振系统：一般P=120200%，I=2040S，D=1540S；2、对压力调节（P）：Ø一般P=120180%，I=50100S，D=0S；Ø对放空系统：一般P=80160%，I=2060S，D=1540S；3、对液位调节（L）：Ø1、大容器（直径4米、高2米以上塔罐）：一般P=80120%，I=200900S，D=0S；Ø2、中容器（直径2-4米、高1.5

20、-2米塔罐）：一般P=100160%，I=80400S，D=0S；Ø3、小容器（直径2米、高1.5米以下塔罐）：一般P=120300%，I=60200S，D=0S；4、对温度调节（T）：一般P=120260%，I=50200S，D=2060S；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Ko1*Kv1*Kc1 0）相

21、当于主环的Kv，它始终为正。PID参数整定的结果：观察曲线，一般为一阶特性即可（当然理论上为二阶衰减特性）。三、自动回路投入注意事项 1、基本原则：装置在运行时自动回路的投入应保证各工段的平稳运行，主要参数不能出现较大的波动，其它辅助设备的压力、液位、温度等参数也不能出现影响装置正常运行的过大波动。2、同工艺操作人员的配合：自动回路的投入属于自动化改造工程调试工作。若是我方人员负责投自动回路，在进行此项工作时，应先向用户操作人员讲清我方的工作内容，需要工艺操作人员如何配合，有何影响及出现意外情况应如何处理，调试结束后应通知工艺操作人员。自动回路首次投入前应要求工艺操作人员将该部分工况尽量调至相

22、对稳定状态。3、控制系统具体注意事项：（1）所有自动回路的组态在出所前都应经过严格测试。若其组态在现场有改动，在投入自动前应仔细检查组态的信号流向及逻辑的正确性，信号切换部分要注意切换逻辑的时序问题。组态应做到自动回路至现场的出口有可做人工干预的简单逻辑部分，以便万一有组态错误可以人工停止自动回路对现场的作用。 （2）投自动时可先将PID模块的比例带、积分时间的数值放大，将PID模块输出上限、输出下限放至PID模块当前跟踪输出值附近的一个可允许变动范围内，将PID模块输出变化率放小。投入自动后，观察PID模块的动作方向是否正确，PID模块输入偏差的变化是否在正常范围之内，确认后再将PID模块的

23、几种输出限制相继放开，恢复其正常作用，再根据调节品质调节PID模块各项的参数。四、PID参数整定方法1、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。1)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。2)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

24、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。3)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。2、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：被调参数比例度%积分时间min微分时间min流量1003000.11温度1002003300.53压

25、力1003000.43液位80200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。2.3 PID参数整定方法 2.3.1 工程整定法PID数字调节器的参数，除了比例系数Kp，积分时间Ti和微分时间Td外，还有1个重要参数即采样周期T。1采样周期T的选择确定从理论上讲，采样频率越高，失真越小。但是，对于

26、控制器，由于是依靠偏差信号来进行调节计算的，当采样周期T太小，偏差信号也会过小，此时计算机将失去调节作用；若采样周期T太长，则将引起误差。因此采样周期T必须综合考虑。采样周期的选择方法有两种，一种是计算法，另一种是经验法。 计算法由于比较复杂，特别是被控对象各环节时间常数难以确定，工程上较少用。经验法是一种凑试法，即根据人们在控制工作实践中积累的经验以及被控对象的特点，先选择一个采样周期T，进行试验，再反复改变T，直到满意为止。2Kp，Ti，Td的选择方法1）扩充临界比例度法扩充临界比例度法是简易工程整定方法之一，用它整定Kp，Ti，Td的步骤如下。 选择最短采样周期Tmin，求出临界比例度S

27、u和临界振荡周期Tu。具体方法是将Tmin输入计算机，只有P环节控制，逐渐缩小比例度，直到系统产生等幅振荡。此时的比例度即为临界比例度Su，振荡周期称为临界振荡周期Tu。选择控制度为： （2-15）通常当控制度为1.05时，表示数字控制方式与模拟方式效果相当。根据计算度，查表2-1可求出Kp，Ti，Td。 表2-1 扩充临界比例度法整定参数表控制度控制规律参数TKpTiTd1.05PIPID0.03Tu0.014Tu0.53Su0.63Su0.88Tu0.49Tu/0.14Tu1.2PIPID0.05Tu0.43Tu0.49Su0.47Su0.91Tu0.47Tu/0.16Tu1.5PIPID

28、0.14Tu0.09Tu0.42Su0.34Su0.99Tu0.43Tu/0.20Tu2.0PIPID0.22Tu0.16Tu0.36Su0.27Su1.05Tu0.4Tu/0.22Tu2）扩充响应曲线法若已知系统的动态特性曲线，可以采用和模拟调节方法一样的响应曲线法进行整定，其步骤如下。 断开微机调节器，使系统手动工作，当系统在给定值处处于平衡后，给一阶跃输入。用仪表记录被调参数在此阶跃作用下的变化过程曲线。如图2-12所示。 图2-12 阶跃信号下的曲线动画讲解图片说明在曲线最大斜率处做切线，求得滞后时间t，对象时间常数以及它们的比值/t。根据所求得的，t和/t值，查表2-2求得值Kp，T

29、i，Td。 表2-2 扩充响应曲线法整定参数表控制度控制规律参数TKpTiTd1.05PIPID0.1t0.05t 0.84/t1.15/t 0.34t2.0t /0.45t1.2PIPID0.2t0.15t0.78/t1.0/t 3.6t1.9t /0.55t 1.5PIPID0.50t0.34t0.68/t0.85/t3.9t1.62t /0.65t 2.0PIPID0.8t0.6t0.57/t0.6/t 4.2t1.5t /t 2.3.2 经验法在实际工作过程中，由于被调对象的动态特性不是很容易确定，即使确定了，不仅计算困难，工作量大，往往其结果与实际相差较大，甚至事倍功半。因此，在实际

30、生产过程中采用的是经验法。即根据各调节作用的规律，经过闭环试验，反复凑试，找出最佳调节参数。微机调速器参数最终要在现场试验好后，才能选出最优参数。厂家有规定的参考值，有一个范围，是理论计算出来的。因此要选择出最优参数，就必须在生产现场进行试验做记录曲线后方能得到。2.3.3 凑试法确定PID调节参数凑试法是通过模拟（或闭环）运行观察系统的响应（例如，阶跃响应）曲线，然后根据各调节参数对系统响应的大致影响，反复凑试参数，以达到满意的响应，从而确定PID的调节参数。增大比例系数Kp一般将加快系统的响应，这有利于减小静差。但过大的比例系数会使系统有较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏。增大式（2-2

31、）中的Td有利于加快系统响应，使超调量减小，稳定性增加，但对于干扰信号的抑制能力将减弱。在凑试时，可参考以上参数分析控制过程的影响趋势，对参数进行先比例，后积分，再微分的整定步骤。其具体步骤如下： 首先整定比例部分。将比例系数由小调大，并观察相应的系统响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线。如果系统没有静差或静差小到允许的范围之内，并且响应曲线已属满意，那么只需要用比例调节器即可，最优比例系数可由此确定。 当仅调节比例调节器参数，系统的静差还达不到设计要求时，则需加入积分环节。整定时，首先置积分常数Ti为一个较大值，经第一步整定得到的比例系数会略为缩小（如减小20%），然后减小积分常数，使系统

32、在保持良好动态性能的情况下，静差得到消除。在此过程中，可根据响应曲线的好坏反复修改比例系数和积分常数，直至得到满意的效果和相应的参数。 若使用比例积分器，能消除静差，但动态过程经反复调整后仍达不到要求，这时可加入微分环节。在整定时，先置微分常数Td为零，在第二步整定的基础上，增大Td，同时相应地改变Kp和Ti，逐步凑试，以获得满意的调节效果和参数。应该指出，在整定中参数的选定不是惟一的。事实上，比例、积分和微分三部分作用是相互影响的。从应用角度来看，只要被控制过程的主要性能指标达到设计要求，那么比例、积分和微分参数也就确定了。表2-3给出了一些常见的调节器参数选择范围。表2-3 常见被调量PI

33、D参数经验选择范围被调量特 点参 数KpTi/ minTd/ min流量时间常数小，并有噪声，故Kp比较小，Ti较小，不用微分12.50.11 温度对象有较大滞后，常用微分1.653100.53压力对象的滞后不大，不用微分1.43.50.43 液位允许有静差时，不用积分和微分1.255  霍尼经验honeywell PID参数整定方法。8 ; ?7 V2 Y/ J8 V一、修改PID参数必须有“supv”及以上权限权限 5 X1 o4 6 T' 0 b二、打开要修改的控制回路细目画面，翻到下图所示的页面，修改PID控制3 _; t4 c( ) I

34、. c. x& I. S路整定的三个参数K，T1，T2；PID参数代表的含义' ( c/ # 0 X4 u$ hK：3 f3 S/ ! o0 p2 A9 G比例增益（放大倍数），范围为0.0240.0；. 5 d0 i$ E9 S; J- q3 L) T1：积分时间，范围为0.01440.0，单位为分钟，0.0代表没有积分作用；1 : V- l- Y& U* I! K9 ?- xT2：微分时间，范围为0.01440.0，单位为分钟，0.0代表没有微分作用7 i" E3 m4 a# i4 M- w四、PID参数的作用7 e% _8 W% a) （1）比例调节的特

35、点：1、调节作用快，系统一出现偏差，调节器立即将偏差放大K倍输出； 2、系统存在余差。( J! d/   e1 M. eK越小，过渡过程越平稳，但余差越大；K增大，余差将减小，但是不能完全消除余差，只能起到粗调作用，但是K过大，过渡过程易振荡，K太大时，就可能出现发散振荡。6 o+ + S# Z8 l2 U（2）积分调节的特点：积分调节作用的输出变化与输入偏差的积分成正比，积分作用能消除余差，但降低了系统的稳定性，T1由大变小时，积分作用由弱到强，消除余差的能力由弱到强，只有消除偏差，输出才停止变化。/ H; O4 T9 W) W4 w" n! f（3）微分调节的

36、特点：微分调节的输出是与被调量的变化率成正比，在引入微分作用后能全面提高控制质量，但是微分作用太强，会引起控制阀时而全开时而全关，因此不能把T2取的太大，当T2由小到大变化时，微分作用由弱到强，对容量滞后有明显的作用，但是对纯滞后没有效果。 4 x% k& 1 5 n6 c- S  v6 五、如果要知道控制回路的作用方式，可以进入控制回路的细目画面，进入下图所示页面：; x8 E! f/ Y" i/ ?7 J4 R其中“CTLACTN”代表控制器作用方式，“REVERSE”表示反作用，“DIRECT”代表正作用。* W7 E% ; v% H8 t! x7

37、M$ - g4 l- _六、控制器的选择方法$ q+ C* Z( P7 Q, b# F- M（1）& N, O) Y. J, |& i! b0 a) u; P控制器的选择：它适用于控制通道滞后较小，负荷变化不大，允许被控量在一定范围内变化的系统；+ P/ r; O. U! g2 l4 v6 M4 B* a（2）* t5 C- H' Y  pPI控制器的选择：它适用于滞后较小，负荷变化不大，被控量不允许有余差的控制系统；( i% O. e8 t2 u（3）! K# X! 6 E: t( f  _- c' PID控制器的选择：

38、它适用于负荷变化大，容量滞后较大，控制质量要求又很高的控制系统，比如温度控制系统。% r. N7 t  G7 u  c. |+ 七、PID参数整定的方法6 8 ?( n/ ?) j: r# X一般在工程应用中采用经验凑试法。7 J8 K3 k0 P" o经验凑试法在实践中最为实用。在整定参数时，必须认真观察系统响应情况，根据系统的响应情况决定调整那些参数。观察系统响应效果，可以通过查看控制回路细目画面中的实时趋势曲线，衰减曲线最好是4：1，即前一个峰值与后一个峰值的比值为4：1。% : q; ! E% b经验值：在实际调试中，只能先大致设定一个

39、经验值，然后根据调节效果修改，这里的P代表比例度，P1/K。* k7 J1 E" T% D. 3 i参数范围6 C3 q8 ' K% 4 p控制系统. K0 j3 l/ m7 K% G1 t6 B5 X2 CP（1 / K）+ B& 3 I( L$ j! L  x6 RK) F1 e+ B8 : & T1 / Min, M1 7 Q5 T+ V8 F, XT2 / Min6 H* I0 B; I, T" c  液位# q) C# n' L5 L4 |# 9 ' e20 80  

40、;$ e" m0 K+ F0 I5 i- U# v8 z1.25 5.0# 6 v% ( w/ 压力9 h2 ; n- x  0 h7 J, I30 70 $ 0 N0 G' " p; Y9 r2 N' 1.43 3.4& S1 N! K. d1 |' r9 6 Y0.43* ; |-   v  b9 y# $ t" x流量 " E9 f% k( e. a8 s8 5 r+ 40 100 + T; S3 g; B9 c  O1.0 2.5

41、9; I/ l5 g- t  H0.11! z& x) q. C3 I温度8 q( 8 w/ e! T" n2 s- a20 60 5 K/ l5 _4 C# k. h9 |1.7 56 F- F6 E+ x8 l. l* I310( O* Y9 b9 a; ?+ k0 d0.318 r8 F( 5 Y. V: q, O总之，在整定时不能让系统出现发散振荡，如出现发散振荡，应立即切为手动，等系统稳定后减小放大倍数、增大积分时间或减小微分时间，重新切换到自动控制。8 l5 |+ h( x; f/ D% O3 K放大倍数越小，过渡过程越平稳，但余差越大。放大倍

42、数越大，过渡过程容易发生振荡。积分时间越小，消除余差就越快,但系统振荡会较大，积分时间越大，系统消除余差的速度较慢。微分时间太大，系统振荡次数增加，调节时间增加，微分太小，系统调节缓慢。: T- Z7 e! S  A2 0 d3 h7 Z0 y控制器参数凑试法的步骤：. N: b( V9 9 v. K2 K( N8 I因为比例作用是基本的控制作用，因此，首先把比例度凑试好，待过渡过程已基本稳定，然后加积分作用消除余差，最后加入微分作用进一步提高控制质量，基本步骤如下：1 N4 B) j* X! I1 w1 Z5 c8 i( z- i( q    

43、; （A）对P控制器，将放大倍数放在较小的位置，逐渐增大K，观察被控量的过渡过程曲线，直到曲线满意为止；; u' x2 W4 l. b/ L   （B）对PI控制器，先置T1=0，按纯比例作用整定放大倍数使之达到4：1衰减曲线；然后将K缩小（1020），将积分时间T1由大到小逐步加入，直到获得4：1衰减过程；, s5 W9 y7 # y" ; H# T" v7 f1 n（C）对PID控制器，将T20；先按PI作用凑试程序整定K，T1参数，然后将放大倍数增大到比原值大（1020）位置，T1也适当减小之后，再把T2由小到大逐步加入，观察过渡

44、曲线，直到获得满意的过渡过程。1 l  5 ( Z2 _6 ?3 N% B+ Z一句话：整定参数时要认真观察系统输出及被调量的变化情况，再根据具体情况适当修改PID参数。可以说，只要工艺技术员多花点时间，大多数控制系统采用PID调节都能满足要求。4 S( 1 o4 & P八、串极控制回路整定$ S0 _. I. 9 f$ k    串极控制回路的整定可以采用两步法，即先整定副回路，再整定主回路；也可以采用一步法，即同时整定主副回路。' B" p" M" X9 P% 1 x7 |5 p( _（1）在采用一步法整

45、定时副回路的经验值为以下值，一般副回路只采用比例控制：7 c1 - h; d4 副变量+ V3 m% |# A: B3 d9 M, e放大倍数（K） ! f; b( d" 8 n, S# 比例度（P）1 " _" v1 0 v9 y+ n6 i. t温度. q; W+ Y4 W/ j! ?; R# e5.0 1.7* C7 0 D  U+ q20 60& u) k" Y2 A! J压力 ) 3 M  g. ; U' f" u3.0 1.4) d  Y& : H6

46、 H; _30 70%3 i( X# R* d$ V  ' g7 p- s3 x8 |: ( l2 z5 7 Q# S5 S* c流量. y: j" g" P% n% T; v0 H8 k3 x  z" _% _3 z4 k% m; X, C# A5 2.5 1.256 . N; Y" z- x/ r8 L+ u: r% L$ e$ 9 c7 V! z. R# a + u7 o9 V4 f2 j0 H) / I40% 80%& $ : A& h4 L% E8 2 C' a$ U7 L

47、+ N2 d- ( J/ W$ x $ p* S5 Z3 B0 ! e- G/ K5 X% ?4 t6 / c1 j" t9 _: L液位& _' s. _5 / n1 * P4 N( S. L6 I1 X  2 L7 P9 P, V& v6 R$ K& a) * V5.0 1.25; h  Z  P. 6 j0 d: u6 A: j$ U  w* j- s' . p% Z20% 80%1 r, d' V4 N( l& P5 B9 N6 b8 T.

48、p$ U# n , , P2 g. T( C6 a$ w" 0 Q0 d/ y" j" D; c7 H9 7 Y1 O' M$ A% F0 k+ l0 z2 j" M( _$ v7 h: 6 5 x（2）将串极控制回路系统投入运行，然后按单回路控制系统参数整定方法，整定主控制器的参数；, o2 v/ ?! k- V* g" j; Z7 x0 y' V& i8 n% E! I" Q5 Q$ H+ $ Z3 Q7 r& G8 H（3）如果在整定过程中出现“共振”，只需减小主、副控制器的放大倍数就可以消除，如

49、果共振太剧烈，可先切换到手动，待生产稳定后，重新投运，重新整定。9 v$ 9 b( R" ! |+ e! p' w+ d$ a  ?. o+ X: N& H/ |& m9 C* I8 w* , F/ t; j6 k, S2 o) q8 o' c. F( 7 % r       总之：P作用是最基本的控制作用，加入I作用后可做到无差控制，提高控制精度，加入D作用能全面提高控制质量。4 P0 " j5 o7 e% D# : W$ T/ |6 q' N6 I+ o$ E5 W; *

50、 + W* ; s, 1 H  F4 W: W) t$ + P- / q5 d6 i7 Y& D3 M& F7 W3 % V6 N% 4 0 o3 p/ ! * c8 M3 e5 B& u- a1 M# S# A九、注意事项# q, v6 I. p6 t  P1 S  k: J1 L( e4 U& C# ; g; v) X+ m- J- i0 C' & W) L& 2 " r/ s2 z% M( 9 J5 A% g（1）, J0 % X$ b+ Y6 c$ P8 r1

51、x, I参数整定前要先校验传感器和执行器，保证现场仪表是正常的，可以先手  I& L0 T+ _5 G6 C" E9 u0 B; B+ r8 6 I* g6 u. 1 B2 M. L' k/ M; L) Z3 T: r$ Q3 u4 _& c/ 1 x  |( o  d6 g+ V动控制试一下，手动状态测量参数应该是稳定可靠的。- i/ H& u! L3 u6 f# e3 Q0 c6 R) e0 y6 x/ s- B, W' v- n. x4 w) g1 m% z9 R" f

52、  D, V; X! d' g( r2 x5 M（2）0 ! Z5 ?! R& W" M# $ j0 c按经验值设定K参数，暂时关掉积分调节试着切换到自动观察阶跃响应，! c2 + _* A0 I( T$ o" g5 2 O% e0 U, I% j7 X" u) d! Y4 S' Y0 B7 4 S/ G* T1 K7 P  q; - U; F) a0 F3 h2 o3 y* 5 V此时应特别注意控制器的输出，一定要判断一下回路是不是负反馈的（检查设计和接线是否有漏洞，新系统调试的时候会遇到这种情况，

53、如：需要关开度的时候，调节器偏偏是放大开度）；! ?" C7 w1 v; Q* x" M; q) e2 ' S3 M- T/ M- g8 L' O8 . o. ) n) a8 b. H9 D3 v7 A. C（3）. J0 7 g# G9 e" d$ T% T8 h在整定参数时要保证工艺稳定，当影响到产品质量和工艺参数时要立即切% n. D9 h6 z7 L' S. ' f6 1 B3 g! B" M# 1 L% F$ s2 # B. y; v5 s  U' l5 & o5 '

54、Z& Y8 # X+ K2 P: ) j) i到手动控制，待工艺生产稳定后再投自动修改PID参数。3 b4 b( m6 F1 E# B2 o4 S; f. a0 F% E) # R. Z& V4 T' " d  t% f/ G; + X0 r" _# e& J, n, w8 b9 , V, u（4）* n' W0 G) f/ 9 f% A. f3 b8 s* $ e如果是串级、比例控制回路，要先一个回路一个回路的整定，还应注意先$ m0 x. J0 0 p3 x  B4 C- R3 t1 o,

55、n0 E  Y6 _/ B8 i- C6 y, - M/ + W, K$ x$ X. v内环后外环的原则。% F4 F3 x0 5 m+ W7 E  s0 s+ A) h2 u* T$ X! _/ C+ Y$ n/ v" - Y' ' ( c5 & F7 Y& C7 G6 N（5）/ r( k& R! ' g4 Y在手动切到自动的时候，要保证给定值与测量值近乎一致，但对于一联合, d/ G3 ) h* u2 |' ; u! S/ J* C3 p: M6 I2 Y0 i: T9 s. v3

56、g9 t  B( b+ & |) y7 z) hHoneywell DCS不存在这个问题，在手动时给定值是自动跟踪测量值的。 7 B3 S" z% $ L9 q9 o$ , ( m; ) n9 D0 r2 , w1 s; s5 J, _; J+ o& M$ & W+ 9 K: S" o# c! H* V$ _$ S! H. C$ p- Q6 C8 L4 I4 Z) M/ r9 A- U4 O: _6 * V  f十、PID参数整定速记法: U/ Z* r' ?9 C4 s2 U5 T3 U3 O# l1

57、 B7 A) Q& i# Y0 t* C1 g! D% S+ P+ F' 1 ; w& E- P8 " r. t1 ) B. k/ F) * L参数整定找最佳，从小到大顺序查2 X) H6 s/ : L9 n; 1 l2 I# G5 N  N' W% ! / 5 A1 r% u7 # b* |8 E0 _: m* b  x1 w! T) w$ 1 V' y先是比例后积分，最后再把微分加% R! D* p4 _1 4 ?$ 9 K/ O& g3 G, K! A3 i; M1 V2 6 T1 * z(

58、 l, n; t) H4 H  4 |- R& ) x( f- o. i5 ?. K; H! w8 4 q4 k; Z曲线振荡很频繁，放大倍数要放小7 i. r4 t4 y1 k& _% H7 Z/ p: + ; P: c5 p: F9 d/ & Y' j5 ( T& D" E7 X0 g/ Y, * T+ 7 n( g曲线漂浮绕大湾，放大倍数往大扳6 x1 X& |8 8 z) c6 K4 b) 4 z) g6 V: F4 E+ F$ f0 T( W, B6 N$ D' , F# S. A4 2 S* n,

59、 u; B" l曲线偏离回复慢，积分时间往下降9 R+ M' b) _3 S+ n, m- 0 8 m+ , n' Q3 l! G; j, t) Q  _. _- t6 u5 h/ ' b. W2 h+ L* E* d1 t9 C  6 o% v+ T9 l" 6 w) l曲线波动周期长，积分时间再加长: ( u; q( . , g  X- ?4 ; 3 O" u7 R8 r  O7 , / m5 7 s) $ V+ E) b  F% J/

60、j$ 4 h( Q6 D( l曲线振荡频率快，先把微分降下来4 R) x) L$ E" Z" " k% p  S7 , p( u2 p/ g# u0 P4 U& T: E; N* 8 - x7 l4 ?3 h  f  p- + S3 8 W# t9 z0 J6 m动差大来波动慢，微分时间应加长1 L; e& f+ - _) a: y% V& O) o* z) q- J( V* V#   N7 A; S/ j  U6 . I4 G) Y$ w1

61、 S* e$ k- u4 y7 F3 Z理想曲线两个波，前高后低4比1% W/ O5 R0 s7 o1 E9 ) U! W$ X+ i4 N$ Y9 v5 t+ s: 3 D# l  L( 8 O" $ Z8 l! C3 L2 o8 y  _3 p  e- q7 b一看二调多分析，调节质量不会低- i8 J  j7 H( X  l' _1 _# l. J( H  I8 r: " J' f* K6 ! K$   r. % Z1 c9   k1 W. e. q( |& a, K; ' t7 ! G1 _5 & p2 L5 W. Z2 G+ n" v十一、典型控制回路( _6 K" J- e+ U( d) D# X7 y  ' g0 o+ A8 o' L# . Q" ?0 v+ e7 t5 N/ & L4 r: k* z! g+ f4 C1、单回路控制* q9 s% " z7 V5 H/ 6 w0 n/ f" A0