在振蕩控制回路中，重點是要觀察過程變量和PID控制器輸出的峰谷時間的振蕩相位關(guān)系。如果PID控制器輸出處于峰谷時的時間點，過程變量也差不多同時處于峰或谷，則可能是比例作用太強引起的。將比例增益減半往往振蕩就會逐漸消失，如果比例增益減半后振蕩幅度反而變大，則說明有周期性外部擾動影響該控制回路。相反地，如果過程變量與PID控制器輸出在明顯不同的時間點達到波峰或波谷，則可能是積分作用太強造成的。將積分時間翻倍往往振蕩就會逐漸消失。將積分時間設置為峰值到峰值的振蕩周期則更保守和安全。
如圖1所示，如果PID控制器輸出和過程變量同時達到極值(波峰或波谷)，即兩者同相位振蕩，通常是由比例增益過強引起的。比例作用太強引起的振蕩可以總結(jié)為：
波峰波谷同時刻，升降同時同拐點；
波動周期都一樣，靜態(tài)偏差沒法辦。
圖1 比例作用太強引起的振蕩
如圖2所示，過程變量與PID控制器輸出在明顯不同的時間點達到波峰或波谷，即兩者異相位振蕩，則可能是積分作用太強引起的。積分作用太強引起的振蕩可以總結(jié)為：
極值中間同時刻，此消彼長異相位；
積分作用適當用，消除余差不波動。
圖2 積分作用太強引起的振蕩
如圖3所示，如果過程變量呈方波形式振蕩，而PID控制器輸出呈鋸齒形狀振蕩，原因很可能是閥門存在非線性，如黏滯或靜摩擦。另一個原因可能是PID控制器輸出達到飽和點，例如全關(guān)或全開。如果調(diào)節(jié)閥上沒有定位器，也可能存在滯后問題。當存在滯后時，PID控制器輸出上升，閥門位置可能偏低，但控制輸出下降，閥門位置可能偏高。在這些情況下，問題出在設備上而不是PID控制器參數(shù)。一般來說，當過程變量振蕩但形狀不是平滑曲線時，很可能是設備問題。這種情況下首先應該對設備進行維修減少非線性。如果PID控制器輸出和過程變量的動態(tài)特性比較緩慢，通過和更快的副過程變量組成串級控制，也可能顯著改善控制性能。
圖5 終控制元件非線性引起的振蕩
