PID控制及其基本知識(shí)

1、自動(dòng)化自動(dòng)化英買(mǎi)作業(yè)區(qū)培訓(xùn)教材英買(mǎi)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(hào) e(t)：設(shè)定值與測(cè)量信號(hào)之差 Pb： 比例度 Ti： 積分時(shí)間 Td： 微分時(shí)間 u0： 當(dāng)偏差為零時(shí)的輸出信號(hào)，它反映了比例控制的 工作點(diǎn) 被控參數(shù)對(duì)時(shí)間的曲線(xiàn)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(cè)量變送信號(hào)與設(shè)定值相比較產(chǎn)生偏差值，并按一定的運(yùn)算規(guī)律產(chǎn)生輸出信號(hào)給控制對(duì)象，最終達(dá)到控制被控對(duì)象的目的。 我們?cè)?000年DCS系統(tǒng)升級(jí)時(shí)曾經(jīng)從桑塔木借用了一個(gè)PID控制器，它是單回路的，手自動(dòng)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(cè)量值 (measurement)x = Xm Xs(e=r-b)三種運(yùn)算規(guī)律的作用n 比例作用(P): 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，反y應(yīng)迅速。 缺點(diǎn)：容易造成系統(tǒng)震蕩，不穩(wěn)定，且會(huì)產(chǎn)生余差。n 積分作用(I)： 優(yōu)點(diǎn)：消除穩(wěn)態(tài)余差。 缺點(diǎn)：積分作用過(guò)強(qiáng)時(shí)（即Ti 過(guò)小），可能使控制系統(tǒng)不穩(wěn)定,。n 微分作用(D)： 優(yōu)點(diǎn)：超前作用增強(qiáng)，也就是消除控制的滯后，穩(wěn)定性得到加強(qiáng)。 缺點(diǎn)：對(duì)高頻噪聲起放大作用積分飽和及其防止 積分飽和：對(duì)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(dòng)作就要使他的輸出不停地變化，如果由于閥門(mén)已關(guān)閉、已全開(kāi)或設(shè)備（如泵）出現(xiàn)故障而失去控制作用，那么偏差不會(huì)被消除。然而控制器還是要試圖校正這個(gè)偏差，如果給予足夠時(shí)間，積分動(dòng)作將達(dá)到某個(gè)限值并停留在該值，這種現(xiàn)象稱(chēng)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(duì)控制輸出進(jìn)行限幅措施,對(duì)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?？刂茀?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(duì)象模型，而且比較費(fèi)時(shí)，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(shí)用的方法：n 經(jīng)驗(yàn)法 n 臨界比例度法n 衰減振蕩法n 響應(yīng)曲線(xiàn)法經(jīng)驗(yàn)法 若將控制系統(tǒng)按液位、流量、溫度和 壓力參數(shù)來(lái)分類(lèi)，屬于同一類(lèi)別的系統(tǒng)，其對(duì)象特性往往比較相近，所以無(wú)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(yàn)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(guò)程，且往往具有噪聲，對(duì)這種過(guò)程，多用比例積分作用，且比例度要大，積分時(shí)間可以小一點(diǎn)。經(jīng)驗(yàn)法b)、液位系統(tǒng) 對(duì)只需要實(shí)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(yùn)行有的很快，有的很慢，對(duì)于其性質(zhì)接近流量系統(tǒng)的仿照典型流量系統(tǒng)來(lái)選擇控制器型式和參數(shù)，對(duì)于有多容對(duì)象組成

5、的慢過(guò)程，可以參照典型的溫度系統(tǒng)。d)、溫度系統(tǒng) 對(duì)于間接加熱的溫度系統(tǒng)，因?yàn)樗哂袦y(cè)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(shí)間較大，微分時(shí)間約是積分時(shí)間的四分之一。經(jīng)驗(yàn)法經(jīng)驗(yàn)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(yàn)法即能滿(mǎn)足要求，假若還需要更精確調(diào)整的話(huà)，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(lèi)型選擇控制參數(shù)的做法，都是對(duì)具有與典型過(guò)程相近的特性而言的，而生產(chǎn)上有時(shí)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(shí)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(yùn) 經(jīng)過(guò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、儀表調(diào)校、安裝后，接下來(lái)的工作就是控制系統(tǒng)的投運(yùn)。也就是將工藝生產(chǎn)從手操狀態(tài)切入自動(dòng)控制狀態(tài)。這工作若做的不好，會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)很大的波動(dòng)。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(chǎng)合，在這些地方投運(yùn)控制系統(tǒng)，自控人員會(huì)擔(dān)一定風(fēng)險(xiǎn)。因而控制系統(tǒng)的投運(yùn)工作往往是鑒別自控人員是否具有足夠的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和清晰的控制理論概念的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。在這些嚴(yán)峻的場(chǎng)合投運(yùn)控制系統(tǒng)必須做到膽大而心細(xì)?？刂葡到y(tǒng)的投運(yùn)l 詳細(xì)了解工藝，對(duì)投運(yùn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題有所估計(jì)；l 吃透控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意圖；l 在現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)簡(jiǎn)單的操作對(duì)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