對(duì)于算法先進(jìn)的數(shù)字PID控制系統(tǒng)，仍然需要進(jìn)行參數(shù)整定工作，因?yàn)榭刂?/span>質(zhì)量的好壞，與調(diào)節(jié)器參數(shù)整定的工作密切相關(guān)。
數(shù)字調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定大多是按模擬調(diào)節(jié)器的PID參數(shù)整定方法來選擇數(shù)字P1D參數(shù)，然后再做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，并適當(dāng)考慮采樣周期對(duì)參數(shù)整定的影響。因此，模擬調(diào)節(jié)器PID參數(shù)整定方法，對(duì)數(shù)字調(diào)節(jié)器也是適用的。即模擬調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定方法也可應(yīng)用于數(shù)字調(diào)節(jié)器上。但由于數(shù)字PID控制是用軟件來實(shí)現(xiàn)的，故兩者還是略有差別的。
在整定PID參數(shù)前，先要明白各參數(shù)增減對(duì)輸出變化的影響。增大比例增益將加快系統(tǒng)的響應(yīng)，有利于減小靜差，但比例增益過大又會(huì)使系統(tǒng)有較大的超調(diào)而振蕩。增加積分時(shí)間將減少積分作用，有利于減少超調(diào)使系統(tǒng)穩(wěn)定，但系統(tǒng)消除余差的速度會(huì)變慢。增加微分時(shí)間有利于加快系統(tǒng)的響應(yīng)，可使超調(diào)減小，使穩(wěn)定性增加，但帶來的問題是抗干擾能力減弱。數(shù)字調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定常用的方法介紹如下。
1、臨界比例度參數(shù)整定法
該法常用于有自衡的被控對(duì)象。整定時(shí)先把調(diào)節(jié)器的積分、微分作用關(guān)閉了，使之成為純比例調(diào)節(jié)器，然后改變比例增益，使被控系統(tǒng)對(duì)階躍輸入響應(yīng)達(dá)臨界振蕩狀態(tài)，此時(shí)的臨界比例增益記為Kr，臨界周期為Tr，則數(shù)字調(diào)節(jié)器的參數(shù)可按下表進(jìn)行選擇。
臨界比例度整定法PID參數(shù)選擇表
控制作用 Kp Ti Td
P 0.5Kr --- ---
PI 0.45Kr 0.85Tr ---
PID 0.6Kr 0.5Tr 0.12Tr
2、經(jīng)驗(yàn)法參數(shù)整定及技巧
①經(jīng)驗(yàn)法PID參數(shù)的選擇
經(jīng)驗(yàn)法是應(yīng)用最廣泛的一種方法。它是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和控制過程的曲線形狀，直接在控制系統(tǒng)中，逐步地反復(fù)地湊試，最后得到調(diào)節(jié)器的合適參數(shù)。整定時(shí)應(yīng)采取先比例，后積分，再微分的步驟。下所列的參數(shù)提供了基本的湊試范圍。
經(jīng)驗(yàn)整定法PID參數(shù)選擇表
控制系統(tǒng) Kp Ti/min Td/min
溫度 1.6-5 3-10 0.5-3
壓力 1.4-3.5 0.4-3 ---
流量 1-2.5 0.1-1 ---
液位 1.25-2.5
②經(jīng)驗(yàn)法參數(shù)整定技巧
在對(duì)DCS的控制回路PID參數(shù)進(jìn)行整定時(shí)，要結(jié)合被控對(duì)象的特性，合理選擇控制回路的各個(gè)參數(shù)，以取得最佳的控制效果。現(xiàn)對(duì)用經(jīng)驗(yàn)法進(jìn)行DCS的PID參數(shù)整定的具體操作做一介紹：
a、根據(jù)系統(tǒng)各個(gè)控制回路的參數(shù)，按照上表把P、1、D參數(shù)設(shè)定在湊試范圍內(nèi)。
b、整定過程就是看曲線調(diào)參數(shù)，整定前應(yīng)將相關(guān)的參數(shù)，測(cè)量值PV、設(shè)定值SV、輸出值MV的實(shí)時(shí)曲線放在同一趨勢(shì)畫面中，用來進(jìn)行參數(shù)整定和監(jiān)視曲線變化過程。每個(gè)控制回路做一幅與之相關(guān)的實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖，時(shí)間范圍可調(diào)整在20min左右，并把其量程設(shè)置為較小的數(shù)值，以方便查看趨勢(shì)變化，利于判斷PID參數(shù)整定的好壞。
c、整定時(shí)通過趨勢(shì)圖，如被控參數(shù)值、給定值、閥位輸出值，及與此相關(guān)的溫度、壓力、流量等參數(shù)值，來觀察判斷PID參數(shù)的整定效果。
d、整定時(shí)如果測(cè)量值偏離設(shè)定值較大且波動(dòng)大，首先要看生產(chǎn)工況是否穩(wěn)定，待工況穩(wěn)定后進(jìn)行整定?？筛鶕?jù)測(cè)量值、設(shè)定值、閥位輸出等曲線，來判斷PID參數(shù)是否合適。以下規(guī)律可供參考，如被控參數(shù)在設(shè)定值曲線上下波動(dòng)，呈發(fā)散狀，閥位輸出曲線波動(dòng)大等，說明P值過小應(yīng)加大。被控參數(shù)為收斂狀，但恢復(fù)較慢，或者閥位曲線為鋸齒狀，說明I值過小應(yīng)加大。如果流量曲線變化很快，溫度曲線變化很慢，說明D值過小應(yīng)加大。
e、在對(duì)某些液位、壓力等參數(shù)整定時(shí)，有時(shí)由于PID參數(shù)不合適，或者調(diào)節(jié)閥口徑過大過小，可能會(huì)出現(xiàn)調(diào)節(jié)閥全關(guān)、全開狀態(tài)；因此，在進(jìn)行整定時(shí)，應(yīng)對(duì)控制回路的輸出閥位上、下限進(jìn)行限制，使其在一定工作范圍內(nèi)，使調(diào)節(jié)閥不出現(xiàn)全關(guān)或全開狀態(tài)。因?yàn)橛械纳a(chǎn)場(chǎng)合是不允許出現(xiàn)上述現(xiàn)象的。
③經(jīng)驗(yàn)法串級(jí)控制系統(tǒng)的PID參數(shù)整定
串級(jí)控制系統(tǒng)要求控制參數(shù)、被控參數(shù)在干擾作用下，變化都是緩慢而均勻的?？刹捎弥鸩奖平ㄟM(jìn)行整定。由于主回路起主控作用，要求無余差，主回路可先用PI控制；副回路屬隨動(dòng)控制，為保證其快速的特點(diǎn)，一般采用P作用就行了，也可引入微弱的I作用，通常副回路是不使用D作用的。可先把主、副調(diào)節(jié)器的P設(shè)為同一數(shù)值，再從弱到強(qiáng)的進(jìn)行調(diào)整，按照“先副后主”、“先比例后積分再微分”的原則，使控制過程為緩慢的非周期衰減的振蕩過程。
