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    PID調節器參數整定的必要性和常用整定方法

    在自控過程中,由于外界干擾或改變給定值,將使實際測量值和給定值之間產生一個“偏差”,由于PID調節器的控制作用,可使偏差逐漸趨近于零,使測量值逐漸恢復到給定值。工藝上一般希望測量值恢復到給定值的時間越短越好;希望測量值沖過給定值的幅度也叫超調量,其越小越好;希望過渡過程中的測最值在給定值兩側的振蕩次數愈少愈好。這三個指標的實現,一般都是通過正確選用和調整PID參數,使其符合要求。PID參數如何整定呢?嚴格說來,操作人員應該了解對象特性,即對象、閥門和測量變送器的靜、動態特性,但這對于一般操作人員來講,困難就太大了。為此,目前工業上常用的參數整定方法是經驗試湊和理論估算相結合的方法,即根據對廣義對象特性的估計,通過現場調整并觀查被調參數的変化情況,最后確定出合適的PID調節器參數。常用的整定方法有:臨界比例度法、衰減曲線法和經驗法等。
    1、參數整定的必要性和整定要點
    一個既定的調節系統要實現預定的調節過程,必須通過選擇對應的PID調節器參數,才能保證和提高調節質量。另外,不同調節回路的對象特性和干擾形式與大小也各不相同,因此要達到應有的控制質量指標,必須正確選擇P、I、D參數。例如,流量對象反應非常靈敏,而溫度對象滯后比較大,所以流量系統選用的比例度都要大于溫度對象的比例度。參數整定的過程就是根據調節系統中各環節的對象特性,調整PID調節器中的可變參數,即比例度(P)、積分時間(I)和微分時間(D),以便使被調參數受干擾后,能以一定的變化規律恢復到給定值。一般要求波動曲線的衰減度調到4:1~10:1為合適。
    在參數整定過程中,由于比例調節是最結本的調節,因此一般都是先調好比例度,然后通過調節積分時間消除偏差,調節微分時間使調節質量進一步提高。
    2、用臨界比例度法整定PID調節器參數
    臨界比例度也叫等幅振蕩比例度法。其特點是不需要求得調節對象特性,直接在閉合的調節系統中進行整定。用臨界比例度法調整PID參數,在多數系統中均可采用,但不宜用于臨界比例度過小(當臨界比例度過小時,容易導致閥門全開或全關),工藝參數不允許振蕩的場合。
    3、用衰減曲線法整定PID參數
    衰減曲線法是在總結臨界比例度法和其他一些方法的基礎上,經過反復實踐提出來的。衰減曲線法整定PID參數特點:直接閉合系統在純比例度作用下,以4:1或10:1的衰減曲線作為整定目的,而直接求得PID調節器的比例度。衰減曲線法一般適用于對象時間常數較大,干擾較小,又不經常有干擾的場合。
    3、用經驗法整定PID參數
    經驗法實際上也是一種湊試法。在科研及化工生產中,有時原料量太大或帶走熱量太多時,空載調PID參數就意義不大。另外,實際生產中有時不允許改變給定值來反復調整PID,只能在每次加料或開車的實際生產中一次調整,這樣可根據控制參數的不同特點,先用經驗數據,然后再根據PID參數的過程控制品質要求,逐步修正參數,直至獲得最佳控制品質。經驗法整定PID簡單可靠,對記錄曲線不規則,干擾頻繁,對象時間常數小,無法獲得對象特性的場合均可適用。
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