PID参数现场整定培训教材.docx

PAGE PAGE 1 PID 参数现场整定 PID 调节器的适用范围 PID 调节控制是一个传统控制方法，它适用于温度、压力、流量、液位等几乎所有现场， 不同的现场，仅仅是PID 参数应设置不同，只要参数设置得当均可以达到很好的效果。均可以达到 0.1%，甚至更高的控制要求。 PID 参数的意义和作用指标分析 P、I、D： y=y +y + y P 参数设置 P i d 名称：比例带参数，单位为(%)。 比例作用定义：比例作用控制输出的大小与误差的大小成正比，当误差占量程的百分比达到P 值时，比例作用的输出=100%，这 P 就定义为比例带参数。即 Err FS Err yp= ×100% = FS ? P ×100% = Kp ? Err (1) （其中：y =P K PP P ·Δ、Δ=SP-PV，取 0-100%） K =1/（FS·P） P 也可以理解成，当误差达到量程乘以P(%)时，比例作用的输出达 100%。 例：对于量程为 0-1300℃的温控系统，当P 设置为 10%时，FS 乘以 P 等于 130℃，说明当误差达到 130℃时，比例作用的输出等于 100%，误差每变化 1℃，比例作用输出变化0.79%，若需加大比例作用的调节能力，则需把P 参数设置小些，或把量程设置小些。具体 多少可依据上述方法进行定量计算。 P=输出全开值/FS·100% P 参数越小比例作用越强，动态响应越快，消除误差的能力越强。但实际系统是有惯性的，控制输出变化后，实际PV 值变化还需等待一段时间才会缓慢变化。由于实际系统是有惯性的，比例作用不宜太强，比例作用太强会引起系统振荡不稳定。P 参数的大小应在以上定量计算的基础上根据系统响应情况，现场调试决定，通常将 P 参数由大向小调，以能达到最快响应又无超调(或无大的超调)为最佳参数。 I 参数设置 名称：积分时间，单位为秒。 积分作用定义：对某一恒定的误差进行积分，令其积分“ I”秒后，其积分输出应与比例作用等同，这I 就定义为积分时间。即： OKi∫I O Errdt = Ki ? I ? Err = Kp ? Err (2 ) Ki = Kp /I (3 ) oyi = Ki ∫t o Err (t)dt (4 ) 为什么要引进积分作用呢？ 前面已经分析过，比例作用的输出与误差的大小成正比，误差越大，输出越大，误差越 小，输出越小，误差为零，输出为零。由于没有误差时输出为零，因此比例调节不可能完全消除误差，不可能使被控的PV 值达到给定值。必须存在一个稳定的误差，以维持一个稳定的输出，才能使系统的PV 值保持稳定。这就是通常所说的比例作用是有差调节，是有静差的，加强比例作用只能减少静差，不能消除静差(静差：即静态误差，也称稳态误差)。 为了消除静差必须引入积分作用，积分作用可以消除静差，以使被控的PV 值最后与给定值一致。引进积分作用的目的也就是为了消除静差，使PV 值达到给定值，并保持一致。积分作用消除静差的原理是，只要有误差存在，就对误差进行积分，使输出继续增大或 减小，一直到误差为零，积分停止，输出不再变化，系统的PV 值保持稳定，PV 值等于 SP 值，达到无差调节的效果。 但由于实际系统是有惯性的，输出变化后，PV 值不会马上变化，须等待一段时间才缓慢变化，因此积分的快慢必须与实际系统的惯性相匹配，惯性大、积分作用就应该弱，积分 时间 I 就应该大些，反之而然。如果积分作用太强，积分输出变化过快，就会引起积分过头的现象，产生积分超调和振荡。通常I 参数也是由大往小调，即积分作用由小往大调，观察系统响应以能达到快速消除误差，达到给定值，又不引起振荡为准。 D 参数设置 名称：微分时间，单位为秒 定义：D 是指微分作用的持续时间，是指从微分作用产生时刻起到微分作用衰减到零(接近零)所花的时间。如下图所示。 Dt D 为什么要引进微分作用呢？ 前面已经分析过，不论比例调节作用，还是积分调节作用都是建立在产生误差后才进行调节以消除误差，都是事后调节，因此这种调节对稳态来说是无差的，对动态来说肯定是有差的，因为对于负载变化或给定值变化所产生的扰动，必须等待产生误差以后，然后再来慢 慢调节予以消除。 但一般的控制系统，不仅对稳定控制有要求，而且对动态指标也有要求，通常都要求负载变化或给定调整等引起扰动后，恢复到稳态的速度要快，因此光有比例和积分调节作用还不能完全满足要求，必须引入微分作用。比例作用和积分作用是事后调节(即发生误差后才进行调节)，而微分作用则是事前预防控制，即一发现 PV 有变大或变小的趋势，马上就输出一个阻止其变化的控制信号，以防止出现过冲或超调等。 D 越大，微分作用越强，D 越小，微分作用越弱。系统调试时通常把 D 从小往大调， 具体参数由