在江湖上每個人都希望拿到武林秘籍，練成絕世武功。關(guān)于行業(yè)內(nèi)一直流傳著一首PID參數(shù)整定口訣：“參數(shù)整定找最優(yōu)，從小到大順序查；先是比例后積分，最后再把微分加；曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大……理想曲線兩個波，前高后低四比一；一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會低?！焙芏嗳擞媒?jīng)驗法進(jìn)行PID參數(shù)整定時將這首口訣奉為秘籍。該口訣流傳至今已有幾十年了，最早出現(xiàn)在1973年出版的《化工自動化》一書中，之后又對口訣進(jìn)行了補充和完善。
1973年還是氣動儀表的時代，距離1942年大名鼎鼎的ZN整定方法提出才過去30年。當(dāng)時的條件和認(rèn)識和現(xiàn)在有非常大的不同，直接從這個口訣獲得PID參數(shù)整定的知識并不完全適用于現(xiàn)場實際工作。在氣動儀表時代使用比例度盤，這也是在控制系統(tǒng)中很多PID算法還使用比例度的原因，這屬于典型的路徑依賴。
由于更關(guān)注控制回路的抗擾能力，設(shè)定值階躍變化時過程變量響應(yīng)還是以1/4衰減振蕩為最優(yōu)。但是現(xiàn)在一般認(rèn)為1/4整定方法得到的控制器魯棒性差，而且設(shè)定值階躍響應(yīng)會衰減振蕩，所以不是過程控制的理想控制目標(biāo)。
在控制系統(tǒng)等計算機高精度控制普及應(yīng)用、控制理論發(fā)展完善、工藝過程日趨復(fù)雜的今天，源于1973年的傳統(tǒng)PID參數(shù)整定口訣已經(jīng)不能滿足PID工程整定的要求，盲目地按口訣使用經(jīng)驗法進(jìn)行整定，往往取得不了太好的效果。
根據(jù)工藝過程特點，基于被控對象的特性，采用Lambda方法，用科學(xué)化、系統(tǒng)化、規(guī)范化和工程化的方法進(jìn)行PID控制回路整定，才能充分利用工廠的控制資產(chǎn)，滿足當(dāng)前的控制要求，同時提高裝置的生產(chǎn)效益和運營效率。
很多資料里對流量、液位、壓力、溫度等不同被控對象提供了PID控制器的推薦參數(shù)。實際上在負(fù)反饋閉環(huán)控制中，很多PID參數(shù)都能滿足控制要求，但是只有根據(jù)被控對象特性設(shè)置合理的PID參數(shù)，才能兼顧控制性能和魯棒性。使用默認(rèn)初始參數(shù)控制回路能正常工作主要是負(fù)反饋的功勞，最優(yōu)的控制器參數(shù)要根據(jù)被控對象特性和控制要求來確定。而且由于被控對象特性隨裝置運行可能發(fā)生比較大的變化，所以也不能拘泥于初始參數(shù)而是要根據(jù)被控對象模型和控制要求進(jìn)行合適的整定才能持續(xù)地取得好的控制效果。例如，同樣是溫度控制，網(wǎng)上很多文獻(xiàn)都給出了推薦參數(shù)，但是實際上換熱器溫度、加熱爐出口溫度、夾套式反應(yīng)器溫度、精餾塔靈敏板溫度的動態(tài)特性顯著不同，使用的PID參數(shù)也有非常大的區(qū)別。網(wǎng)上根據(jù)被控對象類型給出推薦參數(shù)的方法明顯不科學(xué)。
為了方便大家理解PID參數(shù)整定的相關(guān)知識，我們嘗試重新整理了一個新的PID參數(shù)整定口訣。
控制方案很重要，回路整定要搞好；
比例積分作用大，特況再把微分加。
既要跟蹤又抗擾，控制強度不能??；
要想超調(diào)無振蕩，控制作用切勿強
自衡對象積分定，比例作用適當(dāng)動；
非衡對象積分弱，比例作用不能過。
開環(huán)測試得模型，控制參數(shù)公式定；
方法雖好干擾多，閉環(huán)階躍不可缺。
手動不穩(wěn)有外擾，自動振蕩內(nèi)部找；
同相振蕩比例降，異相振蕩積分削。
下面昌暉儀表將PID參數(shù)整定口訣按總體、要求、方法、過程、經(jīng)驗分成五部分分別進(jìn)行解釋說明。
控制方案很重要，回路整定要搞好；
比例積分作用大，特況再把微分加。
總體：PID參數(shù)整定和控制方案設(shè)計是解決過程控制問題必須掌握的兩項技能。大部分過程使用比例積分控制器即可，如果過程有發(fā)散、欠阻尼等動態(tài)特性，使用微分會獲益。
既要跟蹤又抗擾，控制強度不能??；
要想超調(diào)無振蕩，控制作用切勿強。
要求：一個控制回路要關(guān)注設(shè)定值跟蹤能力和干擾抑制能力，控制器的控制作用要合適?？刂谱饔锰珡妱t系統(tǒng)振蕩，反之控制作用太弱則設(shè)定值跟蹤能力和干擾抑制能力不足，這兩種情況都不能滿足控制要求。最強控制作用為過程變量有超調(diào)無振蕩，當(dāng)然考慮到系統(tǒng)相互影響和優(yōu)先級，也可能不需要最強控制作用。
自衡對象積分定，比例作用適當(dāng)動；
非衡對象積分弱，比例作用不能過。
方法：自衡對象最優(yōu)PID參數(shù)的積分時間等于被控對象的時間常數(shù)，比例作用由被控對象增益、時間常數(shù)、純滯后時間和期望的閉環(huán)時間常數(shù)λ一起決定。積分對象最優(yōu)PID參數(shù)的比例增益和積分時間的乘積要足夠大才能不振蕩，積分對象的比例作用受到被控對象純滯后時間和動態(tài)特性的影響有上界，超過了就會振蕩。
開環(huán)測試得模型，控制參數(shù)公式定；
方法雖好干擾多，閉環(huán)階躍不可缺。
過程：開環(huán)做階躍測試，根據(jù)響應(yīng)曲線確定控制模型，然后根據(jù)控制模型和期望閉環(huán)時間常數(shù)λ,用Lambda整定公式確定PID參數(shù)。由于模型可能失配和PID參數(shù)可能變化很大，推薦控制回路切換到自動模式后進(jìn)行設(shè)定值階躍測試。
手動不穩(wěn)有外擾，自動振蕩內(nèi)部找；
同相振蕩比例降，異相振蕩積分削。
經(jīng)驗：如果控制回路振蕩，首先要看手動模式時是否繼續(xù)振蕩。如果繼續(xù)振蕩，要找到振蕩源并進(jìn)行處理。如果手動模式時不振蕩，則是控制回路自身的問題引起的。控制回路自身引起的振蕩，要根據(jù)振蕩的波形判斷引起振蕩的原因：控制器輸出和過程變量同相位振蕩是比例作用太強的表現(xiàn)，異相位振蕩是積分作用太強的表現(xiàn)，如果響應(yīng)曲線的形狀不是平滑曲線而是方波或鋸齒波，則說明最終控制元件有非線性特征。
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