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PID參數(shù)對過程控制系統(tǒng)的影響
（作者未知） 2012/3/29
一、前言：
在工程實際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)規(guī)律為比例、積分和微分調(diào)節(jié)規(guī)律，簡稱PID。它具有原理簡單、使用方便、魯棒性強、適應(yīng)性廣等許多優(yōu)點。
當(dāng)今的自動控制技術(shù)都是基于反饋的概念。反饋理論的要素包括三個部分：測量、比較和執(zhí)行。測量關(guān)心的變量，與期望值相比較，用這個誤差糾正調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的響應(yīng)。 這個理論和應(yīng)用自動控制的關(guān)鍵是，做出正確的測量和比較后，如何才能更好地糾正系統(tǒng)。
二、PID調(diào)節(jié)器的基本知識：
1.PID控制及其工作原理:
PID控制是工業(yè)過程控制中應(yīng)用最廣泛的一種控制規(guī)律，PID控制表示比例、積分、微分(Proportion，Integra1．Diferentia1)控制。其工作原理是：由于來自外界的各種擾動不斷產(chǎn)生，要想達到現(xiàn)場控制對象值保持恒定的目的，控制作用就必須不斷進行。若擾動出現(xiàn)使得現(xiàn)場控制對象值(即被調(diào)參數(shù))發(fā)生變化，現(xiàn)場檢測元件就會將這種變化記錄并傳送給PID控制器，改變過程變量值，經(jīng)變送器送至PID控制器的輸入端，并與其給定值(簡稱sP值)進行比較得到偏差值(簡稱e值)，調(diào)節(jié)器按此偏差并以預(yù)先設(shè)定的整定參數(shù)控制規(guī)律發(fā)出控制信號，去改變調(diào)節(jié)器的開度，使調(diào)節(jié)器的開度增加或減少，從而使被調(diào)參數(shù)發(fā)生改變，并趨向于給定值(SP值)，以達到控制的目的。
2.PID被調(diào)參數(shù)的選定：
在生產(chǎn)過程中，影響工藝過程的工藝參數(shù)很多，但并非所有的參數(shù)都要加以控制，而且也不可能都加以控制。因此，正確選定被調(diào)參數(shù)顯得尤為重要。選擇被調(diào)參數(shù)要根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，深入分析生產(chǎn)工藝過程，找出對產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量、安全、節(jié)能、環(huán)境保護等具有決定性作用，能較好地反映工藝生產(chǎn)狀態(tài)變化的參數(shù)，并且這些參數(shù)可以直接測量，或者是人工控制難以滿足要求，勞動強度很大，客觀上要求進行自動控制的參數(shù)。被調(diào)參數(shù)的選擇一般要注意以下幾個方面：一是被調(diào)參數(shù)一定是反映工藝操作指標(biāo)或狀態(tài)的重要參數(shù)。二是被調(diào)參數(shù)是為保持生產(chǎn)穩(wěn)定，需要經(jīng)�？刂普{(diào)節(jié)的參數(shù)。三是如果工藝參數(shù)本身就是要求控制的指標(biāo)，則應(yīng)盡量選用直接控制指標(biāo)作為被調(diào)參數(shù)。如果直接指標(biāo)無法獲得，則應(yīng)選用與直接指標(biāo)有單值對應(yīng)關(guān)系且反應(yīng)又快的間接指標(biāo)為被調(diào)參數(shù)。四是被調(diào)參數(shù)一般應(yīng)該是獨立可調(diào)的．不至于因調(diào)整它時引起其他參數(shù)的明顯變化，發(fā)生關(guān)聯(lián)作用而影響系統(tǒng)穩(wěn)定。五是被調(diào)參數(shù)應(yīng)是易于測量、靈敏度足夠高的變量。
3.控制器各項的選擇：
在實際過程控制中。為使現(xiàn)場過程值在較理想的時間內(nèi)跟定SP值，如何確定選用何種控制或控制組合來滿足現(xiàn)場控制的需要顯得十分重要。現(xiàn)將常用的各種控制規(guī)律的控制特點簡單歸納如下；(1)比例控制規(guī)律(P)。在基本控制規(guī)律中，比例作用是最基本、最主要也是最普遍的控制規(guī)律，它能較快地克服擾動的影響，使系統(tǒng)很快地穩(wěn)定下來。但不能很好穩(wěn)定在一個理想的數(shù)值，常有余差出現(xiàn)。它適用于控制通道滯后較小、負荷變化不大、控制要求不高、允許在一定范圍內(nèi)有余差的場合。(2)比例積分控制規(guī)律(PI)。在工程中比例積分控制規(guī)律是應(yīng)用最廣泛的一種控制規(guī)律。積分能在比例的基礎(chǔ)上消除余差，它適用于控制通道滯后較小、負荷變化不大、被調(diào)參數(shù)不允許有余差的場合。(3)比例微分控制規(guī)律(PD)。微分具有超前作用，對于具有容量滯后的控制通道，引入微分參與控制，在微分項設(shè)置得當(dāng)?shù)那闆r下，對于提高系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)有著顯著效果。因此，對于控制通道的時間常數(shù)或容量滯后較大的場合，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減小動態(tài)偏差等．可選用比例微分控制規(guī)律。(4)比例積分微分控制規(guī)律(PID)。PID控制規(guī)律是一種較理想的控制規(guī)律，它在比例的基礎(chǔ)上引入積分，可以消除余差，再加入微分作用，又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它適用于控制通道時間常數(shù)或容量滯后較大、控制要求較高的場合，如溫度控制、成分控制等。總之�？刂埔�(guī)律要根據(jù)過程特性和工藝要求來選取，決不是說PID控制規(guī)律在任何情況下都具有較好的控制性能，不分場合地采用是不明智的。如果這樣做。只會給其他工作增加復(fù)雜性，并給參數(shù)整定帶來困難。當(dāng)采用PID控制器還達不到工藝要求，則需要考慮其他的控制方案。如串級控制、前饋控制、大滯后控制等。
4.PID參數(shù)的整定：
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