简单的PID参数整定

1、宁波万华岗位技能课程宁波万华岗位技能课程简单的简单的PID控制控制秦亚运秦亚运万华化学培训课件万华化学培训课件简单的简单的PID控制控制目前状况目前状况 PIDPID控制及其控制器或智能控制及其控制器或智能PIDPID控制器（仪控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的了广泛的应用，有各种各样的PIDPID控制器产控制器产品，各大公司均开发了具有品，各大公司均开发了具有PIDPID参数自整定参数自整定功能的智能调节器功能的智能调节器(intelligent (intelligent regulator)regulator)，其中

2、，其中PIDPID控制器参数的自动调控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。法来实现。简单的简单的PID控制控制自动控制系统可分为自动控制系统可分为开环控制开环控制系统和系统和闭环控制闭环控制系统系统开环控制系统： 被控对象的输出(被控制量)对控制器的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。闭环控制系统： 被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈负反馈，若极性相同，则称为正反馈。正反馈。一般闭环

3、控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。简单的简单的PID控制控制PIDPID控制器一般包括控制器一般包括： 单回路PID、串级、前馈、均匀、比值、分程、选择或超驰控制等。特点：特点： 基本上不需要对象的动态模型、结构简单、在线调整方便。在很多情形下，PID 控制可以方便灵活地改变控制策略，实施P、PI、PD 或PID 控制。简单的简单的PID控制控制 简单控制回路是由一个控制器、一个变送器(测量仪表)、一个执行器(控制阀)和一个被控对象所组成的控制回路。也称为单回路控制系统。被控对象控制器执行器测量变送简单的简单的PID控制控制PID PID 三作用调节器三作用调节器l PIDPID控制：

4、控制：对偏差信号对偏差信号e e(t)(t)进行比例、积分和微分运算变换进行比例、积分和微分运算变换后形成的一种控制规律。后形成的一种控制规律。l 偏差偏差e e(t) =(t) =测量值（测量值（PVPV）- - 设定值（设定值（SVSV）l 可调参数：比例度可调参数：比例度（P P）、）、 积分时间积分时间TiTi（I I）、微分时间）、微分时间TdTd（D D） tedtdTdeTteKtudtip01简单的简单的PID控制控制比例（比例（P P）控制）控制 比例控制是一种最简单的控比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与制方式。其控制器的输出与输入误差信号成输入误差信号成比例关

5、系。当仅有比例控制时系统输出当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。存在稳态误差。 随着比例系数增大，超调量随着比例系数增大，超调量增加增加，系统响应系统响应加快加快，比例控制作用就，比例控制作用就越强，越强，同同时会产生时会产生稳态误差稳态误差，但不能消除。，但不能消除。简单的简单的PID控制控制 稳态误差：当系统从一个稳态过度到新的稳态，或系统受扰动作用又重新平衡后，系统可能会出现偏差，这种偏差称为稳态误差。稳态误差为期望的稳态输出量与实际的稳态输出量之差。控制系统的稳态误差越小说明控制精度越高。因此稳态误差常作为衡量控制系统性能好坏的一项指标。简单的简单的PID控制控制 在积分控制中，控制

6、器的输出与在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的输入误差信号的积分成正比关系积分成正比关系。 对一个自动控制系统，为了消除对一个自动控制系统，为了消除稳态误差，在控制器中必须引入稳态误差，在控制器中必须引入“积积分项分项”。积分项对误差取决于时间的。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制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，小，直到等于零。因此，比例比例+ +积分积分

7、(PI)(PI)控制器，可以使系统在进入稳态控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。后无稳态误差。积分（积分（I I）控制）控制简单的简单的PID控制控制 在微分控制中，控制器的输出与在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系（即误差的变化率）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或有滞后荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件或有滞后组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的

8、变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前超前”，即，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，在控制器中仅引入“比例比例”项往往是不够的，比例项的项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+ +微分的微分的控制器，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，

9、从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯为负值，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，性或滞后的被控对象，比例比例+ +微分微分(PD)(PD)控制器能改善系统控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。在调节过程中的动态特性。微分（微分（D D）控制）控制简单的简单的PID控制控制BKCAL_IN BKCAL_IN 是来自下游功能块的BKCAL_OUT BKCAL_OUT 作为一个功能块无扰动传递的输出的值和状态。如果PID在串级里是另一个控制器的主回路，这个连接很重要。没有这个连接，副回路控制器不转换到CAS并且主PID不会激活。CAS_IN CAS_IN 是来自另一个功能块的远程SP值。FF_VALFF_VAL是前馈控制输入值和状态。ININ是到来自另一个功能块过程变量（PV）的连接。DELTAVDELTAV系统系统PIDPID模块组态简介模块组态简介简单的简单的PID控制控制SIMULATE_INSIMULATE_IN是功能块用来在仿真使能时替代模拟测量值的输入值和状态。TRK_IN_DTRK_IN_D初始化外部跟踪功能。TRK_VALTRK_VAL是缩放后应用到OUT的值。BKCAL_OU