在《實(shí)用過(guò)程控制》一書中作者認(rèn)為理想情況下，適當(dāng)整定的控制回路將：
①使過(guò)程在安全約束下運(yùn)行；
②運(yùn)營(yíng)效益最大化；
③消除穩(wěn)態(tài)余差；
④在正常工作范圍內(nèi)保持穩(wěn)定；
⑤避免過(guò)度的控制動(dòng)作(不要過(guò)多使用最終控制元件)；
⑥系統(tǒng)魯棒，即對(duì)過(guò)程條件的變化和過(guò)程模型的變化不敏感。
如何理解控制目標(biāo)將決定PID參數(shù)整定方法并影響最終整定效果？
1、使過(guò)程在安全約束下運(yùn)行
使過(guò)程在各種干擾和工況情況下安全運(yùn)行是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和PID參數(shù)整定要考慮的重要內(nèi)容。確保過(guò)程安全運(yùn)行需要設(shè)計(jì)必要的控制方案并使用適當(dāng)?shù)腜ID參數(shù)，有時(shí)候還需要考慮控制器輸出的安全限制。如果要控制的泵的速度不能低于20%的額定轉(zhuǎn)速，可在控制器上設(shè)置20%的輸出低限，防止泵電機(jī)過(guò)熱。如果是控制溫度，使用高溫報(bào)警將最終控制元件置于防止過(guò)熱的安全位置。
2、運(yùn)營(yíng)效益最大化
這實(shí)際上意味著花時(shí)間整定那些真正重要的回路，如反應(yīng)器溫度控制，對(duì)保持產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要，但飲用熱水的溫度控制則不是。有時(shí)候一個(gè)裝置自控率很高，但是由于關(guān)鍵控制回路不能自動(dòng)，裝置的安全、效益和效率都還有很大的改進(jìn)空間。操作員干預(yù)和工藝過(guò)程報(bào)警蘊(yùn)含著控制方案改進(jìn)的機(jī)會(huì)。
3、消除穩(wěn)態(tài)余差
閉環(huán)控制系統(tǒng)如果存在穩(wěn)態(tài)余差，則說(shuō)明控制系統(tǒng)沒(méi)有完成操作員的控制要求。如果過(guò)程變量是反應(yīng)溫度，穩(wěn)態(tài)余差可能是致命的。有時(shí)候操作員需要多次干預(yù)才能讓過(guò)程變量達(dá)到設(shè)定值。所以比例積分控制成為過(guò)程控制的首選PID算法。因?yàn)榧词故谴?jí)副回路有余差，考慮到副回路也有單獨(dú)自動(dòng)運(yùn)行的時(shí)候，所以不推薦使用純比例控制。基于同樣的原因，積分被控對(duì)象也推薦使用比例積分控制。
4、在正常工作范圍內(nèi)保持穩(wěn)定
對(duì)于過(guò)程干擾和設(shè)定值階躍變化，控制回路提供了偏差校正。大多數(shù)過(guò)程都是非線性的，過(guò)程變量的控制要求將決定PID控制器參數(shù)。一個(gè)需要抑制強(qiáng)干擾的過(guò)程比一個(gè)需要在設(shè)定值附近運(yùn)行的過(guò)程在參數(shù)整定上更困難。為了穩(wěn)定(魯棒性)只能犧牲控制性能，因?yàn)楸仨氃诠ぷ鞣秶鷥?nèi)最差工況時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制，所以在較好工況時(shí)響應(yīng)會(huì)比較緩慢。在許多情況下，整定是性能和穩(wěn)定的折中，如果追求極致的魯棒性和快速性可能需要引入非線性方法。雖然有的集散控制系統(tǒng)提供了非線性的PID算法改進(jìn)，但一般過(guò)程控制問(wèn)題并不需要這些非線性改進(jìn)，只是通過(guò)PID參數(shù)整定就能解決。
5、避免過(guò)度的控制動(dòng)作(不要過(guò)多使用最終控制元件)
一些整定方法的控制目標(biāo)是1:4衰減振蕩響應(yīng)，這意味著調(diào)節(jié)閥將在閉環(huán)控制系統(tǒng)穩(wěn)定之前反轉(zhuǎn)幾次方向。調(diào)節(jié)閥的每次反轉(zhuǎn)都會(huì)導(dǎo)致元件的磨損。當(dāng)調(diào)節(jié)閥有死區(qū)時(shí)，實(shí)際上還會(huì)增加閉環(huán)控制系統(tǒng)的過(guò)渡時(shí)間。無(wú)論什么原因，任何時(shí)候閉環(huán)控制系統(tǒng)的等幅振蕩都不被接受。
最優(yōu)整定可以通過(guò)有超調(diào)無(wú)振蕩的響應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。還要注意微分作用，因?yàn)樗鼤?huì)放大過(guò)程變量中的噪聲并作用到控制器輸出，導(dǎo)致控制器過(guò)度動(dòng)作。微分作用會(huì)增加PID參數(shù)整定的復(fù)雜性，容易讓控制器輸出過(guò)度動(dòng)作，而且往往還取得不了太大的控制性能改進(jìn)，所以要謹(jǐn)慎使用。
6、控制系統(tǒng)魯棒性
要選擇合理的PID參數(shù)，這樣當(dāng)被控對(duì)象特性大幅度變化時(shí)，控制器仍能穩(wěn)定控制。使用科學(xué)整定方法可以提高控制系統(tǒng)的魯棒性，減少模型失配對(duì)控制回路的影響。
