1、1PID 參數(shù)現(xiàn)場整定1.PID 調(diào)節(jié)器的適用范圍PID 調(diào)節(jié)控制是一個傳統(tǒng)控制方法，它適用于溫度、壓力、流量、液位等幾乎所有現(xiàn)場，不同的現(xiàn)場，僅僅是 PID 參數(shù)應(yīng)設(shè)置不同，只要參數(shù)設(shè)置得當(dāng)均可以達到很好的效果。均可以達到 0.1%，甚至更高的控制要求。2.PID 參數(shù)的意義和作用指標(biāo)分析P、I、D:y=yp+yi+ ydP參數(shù)設(shè)置名稱：比例帶參數(shù)，單位為()。比例作用定義：比例作用控制輸出的大小與誤差的大小成正比，當(dāng)誤差占量程的百分比達到 P 值時，比例作用的輸出 =100%，這 P 就定義為比例帶參數(shù)。即ErrFSErryp=-x100% =FS px100% = Kp * Err (1

2、)P*(其中：yp=Kp、2SP-PV,取 0-100%)Kp=1/ (FS P)也可以理解成，當(dāng)誤差達到量程乘以P(%)時，比例作用的輸出達 100%。例：對于量程為 0-1300C的溫控系統(tǒng)，當(dāng) P 設(shè)置為 10%時，F(xiàn)S 乘以 P 等于 130C，說 明當(dāng)誤差達到 130C時，比例作用的輸出等于100%，誤差每變化 1C,比例作用輸出變化0.79%,若需加大比例作用的調(diào)節(jié)能力，則需把P 參數(shù)設(shè)置小些，或把量程設(shè)置小些。具體多少可依據(jù)上述方法進行定量計算。P=輸出全開值/FS 100%p 參數(shù)越小比例作用越強，動態(tài)響應(yīng)越快，消除誤差的能力越強。但實際系統(tǒng)是有慣性 的，控制輸出變化后，實際P

3、V值變化還需等待一段時間才會緩慢變化。由于實際系統(tǒng)是有 慣性的，比例作用不宜太強，比例作用太強會引起系統(tǒng)振蕩不穩(wěn)定。P參數(shù)的大小應(yīng)在以上定量計算的基礎(chǔ)上根據(jù)系統(tǒng)響應(yīng)情況，現(xiàn)場調(diào)試決定，通常將P參數(shù)由大向小調(diào)，以能達到最快響應(yīng)又無超調(diào)(或無大的超調(diào))為最佳參數(shù)。I 參數(shù)設(shè)置名稱：積分時間，單位為秒。積分作用定義：對某一恒定的誤差進行積分，令其積分“I”秒后，其積分輸出應(yīng)與比I2例作用等同，這 I 就定義為積分時間。即：Ki /Errdt = Ki I Err = Kp Err(2 )Ki = Kp /I(3 )yi =tKi /oErr (t)dt(4 )為什么要引進積分作用呢？前面已經(jīng)分析過，

4、比例作用的輸出與誤差的大小成正比，誤差越大，輸出越大，誤差越小，輸出越小，誤差為零，輸出為零。由于沒有誤差時輸出為零，因此比例調(diào)節(jié)不可能完全消除誤差，不可能使被控的 PV 值達到給定值。必須存在一個穩(wěn)定的誤差，以維持一個穩(wěn)定 的輸出，才能使系統(tǒng)的 PV 值保持穩(wěn)定。這就是通常所說的比例作用是有差調(diào)節(jié)，是有靜差 的，加強比例作用只能減少靜差，不能消除靜差（靜差：即靜態(tài)誤差，也稱穩(wěn)態(tài)誤差）。為了消除靜差必須引入積分作用，積分作用可以消除靜差，以使被控的PV 值最后與給定值一致。引進積分作用的目的也就是為了消除靜差，使PV 值達到給定值，并保持一致。積分作用消除靜差的原理是，只要有誤差存在，就對誤差

5、進行積分， 使輸出繼續(xù)增大或減小，一直到誤差為零，積分停止，輸出不再變化，系統(tǒng)的PV 值保持穩(wěn)定，PV 值等于 SP值，達到無差調(diào)節(jié)的效果。但由于實際系統(tǒng)是有慣性的，輸出變化后，PV 值不會馬上變化，須等待一段時間才緩慢變化，因此積分的快慢必須與實際系統(tǒng)的慣性相匹配，慣性大、積分作用就應(yīng)該弱， 積分時間 I 就應(yīng)該大些，反之而然。如果積分作用太強，積分輸出變化過快，就會引起積分過頭 的現(xiàn)象，產(chǎn)生積分超調(diào)和振蕩。通常I 參數(shù)也是由大往小調(diào)，即積分作用由小往大調(diào)，觀察系統(tǒng)響應(yīng)以能達到快速消除誤差，達到給定值，又不引起振蕩為準(zhǔn)。3.D 參數(shù)設(shè)置名稱：微分時間，單位為秒定義：D 是指微分作用的持續(xù)時間

6、，是指從微分作用產(chǎn)生時刻起到微分作用衰減到零（接近零）所花的時間。如下圖所示。I3前面已經(jīng)分析過，不論比例調(diào)節(jié)作用，還是積分調(diào)節(jié)作用都是建立在產(chǎn)生誤差后才進行調(diào)節(jié)以消除誤差，都是事后調(diào)節(jié)，因此這種調(diào)節(jié)對穩(wěn)態(tài)來說是無差的，對動態(tài)來說肯定是有差的，因為對于負(fù)載變化或給定值變化所產(chǎn)生的擾動，必須等待產(chǎn)生誤差以后，然后再來慢4慢調(diào)節(jié)予以消除。但一般的控制系統(tǒng)， 不僅對穩(wěn)定控制有要求， 而且對動態(tài)指標(biāo)也有要求， 通常都要求負(fù) 載變化或給定調(diào)整等引起擾動后， 恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)的速度要快， 因此光有比例和積分調(diào)節(jié)作用還 不能完全滿足要求，必須引入微分作用。比例作用和積分作用是事后調(diào)節(jié)( 即發(fā)生誤差后才進行調(diào)節(jié) )

7、，而微分作用則是事前預(yù)防控制，即一發(fā)現(xiàn)PV 有變大或變小的趨勢，馬上就輸出一個阻止其變化的控制信號，以防止出現(xiàn)過沖或超調(diào)等。D 越大，微分作用越強， D 越小，微分作用越弱。系統(tǒng)調(diào)試時通常把 D 從小往大調(diào)， 具體參數(shù)由試驗決定。如：由于給定值調(diào)整或負(fù)載擾動引起 PV 變化，比例作用和微分作用一定等到 PV 值變 化后才進行調(diào)節(jié)，并且誤差小時，產(chǎn)生的比例和積分調(diào)節(jié)作用也小，糾正誤差的能力也小， 誤差大時， 產(chǎn)生的比例和積分作用才增大。 因為是事后調(diào)節(jié)動態(tài)指標(biāo)不會很理想。 而微分作 用可以在產(chǎn)生誤差之前一發(fā)現(xiàn)有產(chǎn)生誤差的趨勢就開始調(diào)節(jié)， 是提前控制， 所以及時性更好， 可以最大限度地減少動態(tài)誤差

8、，使整體效果更好。 但微分作用只能作為比例和積分控制的一 種補充，不能起主導(dǎo)作用，微分作用不能太強，太強也會引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，產(chǎn)生振蕩，微分 作用只能在 P 和 I 調(diào)好后再由小往大調(diào)，一點一點試著加上去。4.PID 綜合調(diào)試比例作用，積分作用和微分作用的關(guān)系是：比例作用是主要調(diào)節(jié)作用，起主導(dǎo)作用。 積分作用是輔助調(diào)節(jié)作用；微分作用是補償作用。在實際調(diào)試時可按以下步驟進行。1)關(guān)掉積分作用和微分作用，先調(diào)P。即令 13600 秒，D = 0 秒，將 P 由大往小調(diào)以達到能快速響應(yīng)，又不產(chǎn)生振蕩為好。并需結(jié)合量程進行定量估算。2)P 調(diào)好后再調(diào) I, I 由大往小調(diào)，以能快速響應(yīng)，消除靜差，又不產(chǎn)

9、生超調(diào)為好，或 有少量超調(diào)也可以。 I 應(yīng)考慮與系統(tǒng)慣性時間常數(shù)相匹配。 一般 I 值和慣性時間差不 多。3)P、I 調(diào)好后，再調(diào) D。一般的系統(tǒng) D =0，1 或 2。只有部分滯后較大的系統(tǒng)，D 值才可能調(diào)大些。4)PID 參數(shù)修改后，可以少量修改給定值，觀察系統(tǒng)的跟蹤響應(yīng)，以判斷PID 參數(shù)是否合適。5)P 值太小， I 值太小或 D 值太大均會引起系統(tǒng)超調(diào)振蕩。56)對于個別系統(tǒng)，如加溫快降溫慢，或升壓快降壓慢，或液位升得快降得慢等不平衡6系統(tǒng)是很難控制的，更難兼顧動態(tài)指標(biāo)，只能將 P 調(diào)大些， I 值也調(diào)大些，犧牲動 態(tài)指標(biāo)來保證穩(wěn)態(tài)指標(biāo)。這是由系統(tǒng)的不可控制特性所決定的，而與 PID

10、 調(diào)節(jié)器的 性能無關(guān)。常規(guī) PID 參數(shù)設(shè)置指南啟動 PID 參數(shù)自整定程序，可自動計算 PID 參數(shù)，自整定成功率 95% ，少數(shù)自整定不成 功的系統(tǒng)可按以下方法調(diào) PID 參數(shù)。P 參數(shù)設(shè)置 :如不能肯定比例調(diào)節(jié)系數(shù) P 應(yīng)為多少，請把 P 參數(shù)先設(shè)置大些（如 30%），以避免開機 出現(xiàn)超調(diào)和振蕩，運行后視響應(yīng)情況再逐步調(diào)小， 以加強比例作用的效果， 提高系統(tǒng)響應(yīng)的 快速性，以既能快速響應(yīng)，又不出現(xiàn)超調(diào)或振蕩為最佳。I 參數(shù)設(shè)置 :如不能肯定積分時間參數(shù) I 應(yīng)為多少，請先把 I 參數(shù)設(shè)置大些（如 1800 秒），（1 3600 時, 積分作用去除 ）系統(tǒng)投運后先把 P 參數(shù)調(diào)好，爾后再把

11、 I 參數(shù)逐步往小調(diào)，觀察系統(tǒng)響應(yīng)， 以系統(tǒng)能快速消除靜差進入穩(wěn)態(tài)，而不出現(xiàn)超調(diào)振蕩為最佳。D 參數(shù)設(shè)置 :如不能肯定微分時間參數(shù) D 應(yīng)為多少，請先把 D 參數(shù)設(shè)置為 O,即去除微分作用，系統(tǒng) 投運后先調(diào)好 P 參數(shù)和 I 參數(shù)，P、I 確定后，再逐步增加 D 參數(shù)，加微分作用，以改善系統(tǒng)響 應(yīng)的快速性，以系統(tǒng)不出現(xiàn)振蕩為最佳， （多數(shù)系統(tǒng)可不加微分作用） 。等溫加濕與等晗加濕的區(qū)別 等溫加濕：加濕前后溫度不變，濕度增加。 加濕時，空氣中的熱量吸收水份，溫度降低， 濕度增加，同時水粒子被空氣吸收散熱，溫度又增加，所以達到了一個能力等恒的過程。等晗加濕：加濕前后溫度發(fā)生變化，濕度增加。加濕時，

12、空氣中的熱量吸收水份，降低了溫 度，濕度得到增加。工作案例 11、工作案例背景情況描述？我們部門噴漆室送排風(fēng)系統(tǒng)采用的是PID 控制燃?xì)獗壤y的開啟度來調(diào)節(jié)液化氣的供給量，從而達到控制溫度的目7的。濕度是用 PID 控制噴淋泵的工作頻率，從而控制噴頭噴淋量達到控制濕度的目的。由于溫濕度之間交叉耦合作用， 溫濕度互相干擾，要達到一種平衡需要3040 分鐘左右，在春秋季溫濕度在設(shè)定值左右波動，想要達到穩(wěn)定狀態(tài)需要更長時間甚至出現(xiàn)震蕩超調(diào)現(xiàn)象，不但造成能源浪費還給生產(chǎn)造成一定影響。2、您對當(dāng)時故障或問題的原因分析？1. 根據(jù)溫濕度歷史曲線的觀察和PLC 程序的分析。原系統(tǒng)參數(shù)是在冬季時調(diào)試，發(fā)現(xiàn)程序

13、中PID 計算沒有任何條件，造成系統(tǒng)關(guān)機后仍然進行PID 計算，由于積分作用，第二天開機時輸岀就會是100%這樣就會造成積分飽和，岀現(xiàn)過沖現(xiàn)象。2. 溫濕度交叉耦合互相干擾，溫濕度互相影響，溫度變化造成濕度波動，濕度變化又造成溫度波動，極易造成溫濕度震 蕩。3、您提出的解決措施或創(chuàng)新方法？1.將風(fēng)機運行型號串入 PID 算法中，這樣關(guān)機后 PID 算法停止，不會進行積分計算，這樣避免積分飽和，解決過沖現(xiàn)象。2. 溫濕度交叉耦合，溫濕度互相影響，極易造成溫濕度震蕩，現(xiàn)將溫度作為主調(diào)節(jié)對象，PID 參數(shù)為主參數(shù)，濕度為次調(diào)節(jié)對象，PID 參數(shù)較溫度參數(shù)弱。這樣當(dāng)環(huán)境溫濕度變化時，溫度能較快達到穩(wěn)態(tài)，同時由于濕度PID 參數(shù)較弱對溫度影響較小，不會對溫度造成干擾，溫度穩(wěn)定后，濕度也能隨之達到穩(wěn)態(tài)。4、措施實施后的效果和所起