PID參數調節原理和整定方法目前一頁\總數三十四頁\編于十五點總貌PID控制概述P比例調節I積分調節D微分調節什么樣的PID參數為最佳CS3000系統PID參數整定方法FOXBRO系統PID參數整定方法總結目前二頁\總數三十四頁\編于十五點PID控制概述什么是PID控制? 它是比例、積分和微分控制的簡稱：Proportional-Integral-DifferentialController反饋控制 －根據偏差進行的控制PID調節器閥門被控對象測量變送器設定值偏差目前三頁\總數三十四頁\編于十五點P比例調節P：比例調節

在P調節中，調節器的輸出信號u與偏差信號e成比例，即u=Kce（kc稱為比例增益）但在實際控制中習慣用增益的倒數表示δ=1/kc(δ稱為比例帶) 不同的DCS使用不同的參數作為P的調節參數，以CS3000為例，選用δ比例帶為調節參數，單位％?？梢岳斫鉃椋?/p>

若測量儀表的量程為100℃則δ＝50%就表示被調量需要變化50℃才能使調節閥從全關到全開。δ值越大，作用越弱，δ值越小，作用越強。實質上是表示調節閥開度的百分比與被調量偏差變化的百分比的比值。？

目前四頁\總數三十四頁\編于十五點P比例調節（a）δ越大 調節閥的動作幅度小，變化平穩，甚至無超調，但余差大，調節時間長。（b）δ減小 調節閥動作幅度加大，被調量來回波動，余差減小。（c）δ進一步減小 被調量波動加?。╠）δ為臨界 被調量等幅振蕩波動（e）δ小于臨界 被調量法散振蕩目前五頁\總數三十四頁\編于十五點P比例調節P比例調節特點比例調節反應速度快，輸出與輸入同步，沒有時間滯后，其動態特性好。比例調節的結果不能使被調參數完全回到給定值，而產生余差。P的一般選取范圍壓力調節：30~70%流量調節：60~300%液位調節：40~100%溫度調節：40~80%目前六頁\總數三十四頁\編于十五點I積分調節I：積分調節一般用于控制系統的準確性，消除余差。對于同一偏差信號，積分常數越大，表示積分調節作用越強；積分常數就表示了積分作用的大小。積分常數的倒數叫積分時間，用TI表示。不同的DCS使用不同的參數作為I的調節參數，以CS3000為例，選用積分時間為調節參數，單位：s。可以理解為：值越大，作用越弱。一般不單獨使用純積分調節器目前七頁\總數三十四頁\編于十五點I積分調節只要偏差不為零，控制輸出就不為零，它就要動作到把被調量的靜差完全消除為止，積分調節的特性就是無差調節。積分速度大，調節閥的速度加快，但系統的穩定性降低，當積分速度大到超過某一臨界值時，整個系統變為不穩定。目前八頁\總數三十四頁\編于十五點I積分調節積分速度對調節過程的影響增大積分速度 調節閥的速度加快，但系統穩定性降低 當積分速度達到并超過臨界值時，整個 系統變為不穩定，發散震蕩過程。減小積分速度 調節閥的速度減慢，系統穩定性增加， 但調節速度變慢 無論增大還是減小積分速度，被調量最 后都沒有余差。目前九頁\總數三十四頁\編于十五點I積分調節比例調節和積分調節的比較： 積分調節可以消除靜差。但對比例調節來說，當被調參數突然出現較大的偏差時，調節器能立即按比例地把調節閥的開度開得很大，但積分調節器就做不到這一點，它需要一定的時間才能將調節閥的開度開大或減小，因此，積分調節會使調節過程非常緩慢?？傊?，比例調節能及時進行調節，積分調節可以消除靜差。 但它的輸出有段積累過程，過渡過程進行的十分緩慢，如果系統干擾作用頻繁，更顯得十分乏力，單獨的積分調節系統較罕見，它作為一種輔助調節規律與比例調節一起組成比例積分調節規律。目前十頁\總數三十四頁\編于十五點P與I調節過程的比較目前十一頁\總數三十四頁\編于十五點PI調節比例積分調節(PI調節) 積分調節可以消除靜差,但有滯后現象，比例調節沒有滯后現象，但存在靜差。 PI調節就是綜合P、I兩種調節的優點，利用P調節快速抵消干擾的影響，同時利用I調節消除殘差。一般在P調節的基礎上增加I調節需適當減少比例作用，增大比例度目前十二頁\總數三十四頁\編于十五點D微分調節D：微分調節微分調節一般只與偏差的變化成比例，偏差變化越劇烈，調節輸出作用越強。從而及時抑制偏差增長，提高系統穩定性。微分調節主要用于調節對象有大的傳遞滯后和容量滯后。（例如溫度與大容量液位）微分一般用微分時間表示，單位S，用TD表示。在實際使用過程中，值越大作用越強。要注意，微分調節器不能單獨作用，必須配合使用，并且微分調節無法消除余差，只對偏差變化速度有反應，與偏差大小無關。目前十三頁\總數三十四頁\編于十五點純P作用下的階躍響應純P調節為有差調節比例作用越強，穩態誤差越小，響應快，但超調大目前十四頁\總數三十四頁\編于十五點PI作用下的階躍響應引入積分，消除了余差積分作用越強，響應速度越快，超調大，振蕩加劇目前十五頁\總數三十四頁\編于十五點PI作用下的階躍響應在同樣積分作用下，減小比例作用，可增加系統穩定。目前十六頁\總數三十四頁\編于十五點PD作用下的階躍響應引入微分項，提高了響應速度，增加了系統的穩定性，但不能消除系統余差目前十七頁\總數三十四頁\編于十五點PD作用下的階躍響應相同比例作用情況下，微分作用越強，響應速度越快，系統越穩定目前十八頁\總數三十四頁\編于十五點PID作用下的階躍響應PD的基礎上引入積分項，就能達到理想的性能指標，針對不同的調節回路，需要的指標不一樣，因此引入的調節參數也就不一樣。目前十九頁\總數三十四頁\編于十五點PID參數的工程整定法動態特性參數法穩定邊界法衰減曲線法經驗法實際生產過程中，不可能讓生產工藝產生較大波動，以上方法不通用也不實際，故本文主要對經驗法詳細介紹目前二十頁\總數三十四頁\編于十五點PID參數的工程整定法經驗法 即先確定一個調節器的參數值P和I，通過改變給定值對控制系統施加一個擾動，現場觀察判斷控制曲線形狀。若曲線不夠理想，可改變P或I，根據控制過程曲線，經反復湊試直到控制系統符合動態過程品質要求為止，這時的P和I就是最佳值。目前二十一頁\總數三十四頁\編于十五點什么樣的PID參數為最佳衰減比過渡過程曲線上第一個波峰和第二個波峰的峰值比，即B:B’,一般為4~10最好.余差過渡過程終了時，被控變量的穩態值與設定值之間的差,即C，要盡量為0過渡時間控制系統受到擾動后，重新回到新的穩態的最短時間。越短越好。過渡時間目前二十二頁\總數三十四頁\編于十五點位號位號注釋位號標志功能塊模式報警狀態測量值設定值輸出值輸出指針工程單位設定值指針測量值棒狀圖測量值上限測量值下限報警設置CS3000儀表面板目前二十三頁\總數三十四頁\編于十五點CS3000儀表面板輸出值指針設定值指針功能塊模式報警狀態位號位號注釋位號標志測量值棒狀圖測量值上下限工程單位

目前二十四頁\總數三十四頁\編于十五點改變模式手動自動串級CS3000操作儀表面板目前二十五頁\總數三十四頁\編于十五點CS3000調整窗口比例帶表；值越大，作用越小，范圍0-1000%積分時間；值越大，作用越小，范圍0.1-10000s微分時間；值越大，作用越大，范圍0-10000s要進行PID參數調節，首先必須要有權限。顯示“=”表示可以進行參數修改，顯示“：”表示不能對參數進行修改。默認值班長有權限修改。進行PID參數調節時，建議按下保留按鈕，以方便在切換畫面后觀察保留的趨勢，PID參數調整完后必須取消。實時曲線觀察窗口目前二十六頁\總數三十四頁\編于十五點CS3000系統PID參數整定方法無擾動切換勿擾動切換：控制回路手動（MAN）到自動（AUT）狀態切換時，保證設定值(SV)與測量值（PV）保持一致或相當。PID控制只有在控制回路處于AUT狀態，也就是負反饋回路時才有用。目前二十七頁\總數三十四頁\編于十五點CS3000系統PID參數整定方法增大比例系數P一般將加快系統的響應，在有靜差的情況下有利于減小靜差，但是過大的比例系數會使系統有比較大的超調，并產生振蕩，使穩定性變壞。增大積分時間I有利于減小超調，減小振蕩，使系統的穩定性增加，但是系統靜差消除時間變長。增大微分時間D有利于加快系統的響應速度，使系統超調量減小，穩定性增加，但系統對擾動的抑制能力減弱。在湊試時，可參考以上參數對系統控制過程的影響趨勢，對參數調整實行先比例、后積分，再微分的整定步驟。目前二十八頁\總數三十四頁\編于十五點CS3000系統PID參數整定方法串級回路PID參數調整因為串級調節系統一般應用于容量滯后較大的場合，必須加微分，所以主調一般取PID，而副調一般取P就可以了。但是副參數是流量，壓力時，可加一定的I作用，這里也不是為了消除余差，只是流量，壓力付對象時間常數太小，導致副調節器的P不能太小，調節作用弱，加上積分是為了使副參數偏離給定值太遠。

目前二十九頁\總數三十四頁\編于十五點CS3000系統常用PID參數P（%）I(s)D(s)溫度20~60180~6003~180壓力30~7024~180液位20~8060~300流量40~1006~60目前三十頁\總數三十四頁\編于十五點IA系統PID參數整定手動/自動切換要進行PID參數調節，首先必須要有權限，默認情況下值班長有權限修改。P：比例帶；值越大，作用越弱。單位：%I：積分時間；值越大，作用越弱，單位：分鐘（m）D：微分時間；值越大，作用越強，單位：分鐘（m）PID參數含義均與CS3000一致，但要注意積分和微分時間，為分鐘。目前三十一頁\總數三十四頁\編于十五點IA系統PID參數整定IA系統的PID參數整定方法完全可應用前面介紹的方法，進行經驗整定。實時趨勢圖目前三十二頁\總數三十四頁\編于十五點總結控制回路自控的投用并不簡單在于PID參數的好壞，它與現場閥門響應速度及靈敏度相關、測量的準確性息息相關；因此希望優秀的工藝人員與用心的儀表人員共同努力，共同提高我們國際化的大石化自控率，同時也為減輕大家的勞