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PID参数调节原理和整定方法 乙烯厂仪表车间 总貌 PID控制概述 P比例调节 I积分调节 D微分调节 什么样的PID参数为最佳 CS3000系统PID参数整定方法 FOXBRO系统PID参数整定方法 总结 PID控制概述 什么是PID控制? 它是比例、积分和微分控制的简称：Proportional-Integral-Differential Controller 反馈控制 －根据偏差进行的控制 P比例调节 P：比例调节 在P调节中，调节器的输出信号u与偏差信号e成比例， 即 u = Kc e （kc称为比例增益） 但在实际控制中习惯用增益的倒数表示 δ =1 / kc (δ称为比例带) 不同的DCS使用不同的参数作为P的调节参数，以CS3000为例，选用δ 比例带为调节参数，单位％。可以理解为： 若测量仪表的量程为100℃则δ＝50% 就表示被调量需要变化50℃才能使调节阀从全关到全开。δ值越大，作用越弱，δ值越小，作用越强。 P比例调节 P比例调节 P比例调节特点 比例调节反应速度快，输出与输入同步，没有时间滞后，其动态特性好。 比例调节的结果不能使被调参数完全回到给定值，而产生余差。 P的一般选取范围 压力调节： 30~70% 流量调节： 60~300% 液位调节： 40~100% 温度调节： 40~80% I积分调节 I：积分调节 一般用于控制系统的准确性，消除余差。 对于同一偏差信号，积分常数越大，表示积分调节作用越强；积分常数就表示了积分作用的大小。 积分常数的倒数叫积分时间，用TI表示。 I积分调节 只要偏差不为零，控制输出就不为零，它就要动作到把被调量的静差完全消除为止，积分调节的特性就是无差调节。 积分速度大，调节阀的速度加快，但系统的稳定性降低，当积分速度大到超过某一临界值时，整个系统变为不稳定。 I积分调节 I积分调节 比例调节和积分调节的比较： 积分调节可以消除静差。但对比例调节来说，当被调参数突然出现较大的偏差时，调节器能立即按比例地把调节阀的开度开得很大，但积分调节器就做不到这一点，它需要一定的时间才能将调节阀的开度开大或减小，因此，积分调节会使调节过程非常缓慢。总之，比例调节能及时进行调节，积分调节可以消除静差。 但它的输出有段积累过程，过渡过程进行的十分缓慢，如果系统干扰作用频繁，更显得十分乏力，单独的积分调节系统较罕见，它作为一种辅助调节规律与比例调节一起组成比例积分调节规律。 P与I调节过程的比较 PI调节 比例积分调节(PI调节) 积分调节可以消除静差,但有滞后现象，比例调节没有滞后现象，但存在静差。 PI调节就是综合P、I两种调节的优点，利用P调节快速抵消干扰的影响，同时利用I调节消除残差。一般在P调节的基础上增加I调节需适当减少比例作用，增大比例度 D微分调节 D：微分调节 微分调节一般只与偏差的变化成比例，偏差变化越剧烈，调节输出作用越强。从而及时抑制偏差增长，提高系统稳定性。 微分调节主要用于调节对象有大的传递滞后和容量滞后。（例如温度与大容量液位） 微分一般用微分时间表示，单位S，用TD表示。在实际使用过程中，值越大作用越强。 纯P作用下的阶跃响应 PI作用下的阶跃响应 引入积分，消除了余差 积分作用越强，响应速度越快，超调大，振荡加剧 PI作用下的阶跃响应 在同样积分作用下，减小比例作用，可增加系统稳定。 PD作用下的阶跃响应 引入微分项，提高了响应速度，增加了系统的稳定性，但不能消除系统余差 PD作用下的阶跃响应 相同比例作用情况下，微分作用越强，响应速度越快，系统越稳定 PID作用下的阶跃响应 PD的基础上引入积分项，就能达到理想的性能指标，针对不同的调节回路，需要的指标不一样，因此引入的调节参数也就不一样。 PID参数的工程整定法 动态特性参数法 稳定边界法 衰减曲线法 经验法 实际生产过程中，不可能让生产工艺产生较大波动，以上方法不通用也不实际，顾本文主要对经验法详细介绍 PID参数的工程整定法 经验法 即先确定一个调节器的参数值P和I，通过改变给定值对控制系统施加一个扰动，现场观察判断控制曲线形状。若曲线不够理想，可改变P或I，根据控制过程曲线，经反复凑试直到控制系统符合动态过程品质要求为止，这时的P和I就是最佳值。 什么样的PID参数为最佳 衰减比 过渡过程曲线上第一个波峰和第二个波峰的峰值比，即B:B’,一般为4~10最好. 余差 过渡过程终了时，被控变量的稳态值与设定值之间的差,即C，要尽量为0 过渡时间 控制系统受到扰动后，重新回到新的稳态的最短时间。越短越好。 CS3000 仪表面板 CS3000 仪表面板 CS3000 操作仪表面板 CS300