PID控制及其基本知識

1、自動化自動化英買作業(yè)區(qū)培訓(xùn)教材英買作業(yè)區(qū)培訓(xùn)教材 u(t)=Pbe(t)+1/Ti0tedt+Tdde/dt+u0 u(t)：控制輸出信號 e(t)：設(shè)定值與測量信號之差 Pb： 比例度 Ti： 積分時間 Td： 微分時間 u0： 當(dāng)偏差為零時的輸出信號，它反映了比例控制的 工作點 被控參數(shù)對時間的曲線tu(t)eSP余差什么是PID控制 PID控制是控制系統(tǒng)的心臟，他的作用是將測量變送信號與設(shè)定值相比較產(chǎn)生偏差值，并按一定的運算規(guī)律產(chǎn)生輸出信號給控制對象，最終達(dá)到控制被控對象的目的。 我們在2000年DCS系統(tǒng)升級時曾經(jīng)從桑塔木借用了一個PID控制器，它是單回路的，手自動可以切換。常規(guī)的控制

2、規(guī)律有比例（P）、積分（I）、微分（D）。單回路控制系統(tǒng)方框圖x (e)偏差(error) Xs (r)給定值 (setpoint) Xm (b)測量值 (measurement)x = Xm Xs(e=r-b)三種運算規(guī)律的作用n 比例作用(P): 優(yōu)點：簡單，調(diào)整方便，反y應(yīng)迅速。 缺點：容易造成系統(tǒng)震蕩，不穩(wěn)定，且會產(chǎn)生余差。n 積分作用(I)： 優(yōu)點：消除穩(wěn)態(tài)余差。 缺點：積分作用過強時（即Ti 過?。?，可能使控制系統(tǒng)不穩(wěn)定,。n 微分作用(D)： 優(yōu)點：超前作用增強，也就是消除控制的滯后，穩(wěn)定性得到加強。 缺點：對高頻噪聲起放大作用積分飽和及其防止 積分飽和：對于常規(guī)的PI和PID控

3、制器，只要受控變量與設(shè)定值之間有偏差，控制器的積分動作就要使他的輸出不停地變化，如果由于閥門已關(guān)閉、已全開或設(shè)備（如泵）出現(xiàn)故障而失去控制作用，那么偏差不會被消除。然而控制器還是要試圖校正這個偏差，如果給予足夠時間，積分動作將達(dá)到某個限值并停留在該值，這種現(xiàn)象稱為積分飽和現(xiàn)象。 為了防止積分飽和現(xiàn)象的發(fā)生,通常采用對控制輸出進行限幅措施,對于DCS系統(tǒng)中PID控制采取參數(shù)調(diào)整也可以防止積分飽和現(xiàn)象的發(fā)生。控制參數(shù)的整定 控制參數(shù)有很多整定方法，如可以利用積分準(zhǔn)則（ISE、IAE或ITAE等）求取最佳參數(shù)，但這種方法必須知道對象模型，而且比較費時，他一般適用于科研工作中做方案比較用，還有幾種比較

4、實用的方法：n 經(jīng)驗法 n 臨界比例度法n 衰減振蕩法n 響應(yīng)曲線法經(jīng)驗法 若將控制系統(tǒng)按液位、流量、溫度和 壓力參數(shù)來分類，屬于同一類別的系統(tǒng)，其對象特性往往比較相近，所以無論是控制器形式還是所整定的參數(shù)均可相互參考。經(jīng)驗法即是按受控變量的性質(zhì)提出控制參數(shù)的合理范圍。a)、流量系統(tǒng) 它是典型的快過程，且往往具有噪聲，對這種過程，多用比例積分作用，且比例度要大，積分時間可以小一點。經(jīng)驗法b)、液位系統(tǒng) 對只需要實現(xiàn)平均液位控制的地方，宜用純比例作用，且比例度要大。c)、壓力系統(tǒng) 壓力環(huán)路的運行有的很快，有的很慢，對于其性質(zhì)接近流量系統(tǒng)的仿照典型流量系統(tǒng)來選擇控制器型式和參數(shù)，對于有多容對象組成

5、的慢過程，可以參照典型的溫度系統(tǒng)。d)、溫度系統(tǒng) 對于間接加熱的溫度系統(tǒng)，因為它具有測量變送滯后和熱傳遞滯后，所以顯得很緩慢，比例度設(shè)置范圍為20-60，具體還取決于溫度變送范圍和控制閥的具體情況，一般積分時間較大，微分時間約是積分時間的四分之一。經(jīng)驗法經(jīng)驗法非常有用，工業(yè)生產(chǎn)上大多數(shù)系統(tǒng)只要用這種經(jīng)驗法即能滿足要求，假若還需要更精確調(diào)整的話，它起碼提供了合適的初值。需要注意的是這里的按受控變量類型選擇控制參數(shù)的做法，都是對具有與典型過程相近的特性而言的，而生產(chǎn)上有時卻并非如此，如少數(shù)溫度系統(tǒng)卻具有流量系統(tǒng)的快速特性，這時控制器的選擇和參數(shù)整定就應(yīng)參照典型流量系統(tǒng)而不是典型的溫度系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)

6、的投運 經(jīng)過控制系統(tǒng)設(shè)計、儀表調(diào)校、安裝后，接下來的工作就是控制系統(tǒng)的投運。也就是將工藝生產(chǎn)從手操狀態(tài)切入自動控制狀態(tài)。這工作若做的不好，會給生產(chǎn)帶來很大的波動。由于在化工生產(chǎn)中普遍存在高溫、高壓、易燃、易爆、有毒等工藝場合，在這些地方投運控制系統(tǒng)，自控人員會擔(dān)一定風(fēng)險。因而控制系統(tǒng)的投運工作往往是鑒別自控人員是否具有足夠的實踐經(jīng)驗和清晰的控制理論概念的一個重要標(biāo)準(zhǔn)。在這些嚴(yán)峻的場合投運控制系統(tǒng)必須做到膽大而心細(xì)。控制系統(tǒng)的投運l 詳細(xì)了解工藝，對投運中可能出現(xiàn)的問題有所估計；l 吃透控制系統(tǒng)的設(shè)計意圖；l 在現(xiàn)場，通過簡單的操作對有關(guān)儀表（包括控制閥）的功能做出是否可靠且性能是否基本良好的判斷；l 設(shè)置好控制器的正反作用和PID參數(shù)；l 按