自动调节系统解析与PID整定

03
PID参数现场整定
PID parameters on-site tuning
PID参数现场整定
一、控制模型
人以PID控制的方式用水壶往水杯里倒半杯（印有刻 度）水后停下。
设定值：水杯的半杯刻度；
实际值：水杯的实际水量；
输出值：水壶的倒出量和水杯舀出量； 测量传感器：人的眼睛 执行对象：人 正执行：倒水 反执行：舀水
PID参数现场整定
2、PI 积分控制，就是按照一定水量往水杯里倒，如果发 现杯里的水量没有刻度就一直倒，后来发现水量超过了半 杯，就从杯里往外面舀水，然后反复，不够就倒水，多了 就舀水，直到水量达到刻度。 说明：在积分I控制中，控制器的输出与输入误差信号的 积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态
PID参数现场整定
后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简 称有差系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入 “积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间 的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也 会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳 态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分（PI） 控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
PID参数现场整定
3、PID 微分控制，就是人的眼睛看着杯里水量和刻度的 距离，当差距很大的时候，就用水壶大水量得倒水，当人 看到水量快要接近刻度的时候，就减少水壶的得出水量， 慢慢的逼近刻度，直到停留在杯中的刻度。如果最后能精 确停在刻度的位置，就是无静差控制；如果停在刻度附近， 就是有静差控制。
PID定义、控制原理
二、控制原理
比例环节
即时成比例的反应控制系统的偏差信号，偏差一旦产 生，调节器立即产生控制作用以减小偏差。
积分环节
主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的 强弱取决于积分的时间常数，常数越大，积分作用越弱。 反之则越强。
PID定义、控制原理
微分环节
能反应偏差信号的变化趋势（变化速率），并能在偏 差信号的值变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期 修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。
自动控制系统介绍
程序控制系统
给定值按一定时间函数变化。如程控机床。
四、常用术语介绍 被调量 表征生产过程是否正常运行并需要加以调节的物理量。 给定值
按生产要求被调量必须维持的希望值，简称给定值。 在许多情况下给定值是不变化的（如正常时的汽包液位、
自动控制系统介绍
出口温度等），但有些情况下给定值是变化的，如汽轮机 启动过程中转速的给定值就在不断的变化。 控制对象 被调量的生产过程或设备成为控制对象，如汽包。
自动控制系统介绍
二、系统的组成
自动控制系统主要由：控制器，被控对象，执行机构 和变送器四个环节组成。
三、系统的分类
按控制原理的不同，自动控制系统分为开环控制系统 和闭环控制系统。
开环控制系统 在开环控制系统中，系统输出只受输入的控制，控制
自动控制系统介绍
精度和抑制干扰的特性都比较差。开环控制系统中，基于 按时序进行逻辑控制的称为顺序控制系统；由顺序控制装 置、检测元件、执行机构和被控工业对象所组成。主要应 用于机械、化工、物料装卸运输等过程的控制以及机械手 和生产自动线。 闭环控制系统 闭环控制系统是建立在反馈原理基础之上的，利用输 出量同期望值的偏差对系统进行控制，可获得比较好的控 制性能。闭环控制系统又称反馈控制系统。
一、定义 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 的控制效果。 PID调节器是一种线性调节器，它将给定值与实际输 出值的偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)通过线性组合构 成控制量，对控制对象进行控制。
调节机构
可用来改变进入控制对象的物质或能量的装置称为调 节机构。
自动控制系统介绍
控制量（调节量）
由调节机构（阀门、挡板等）改变的流量（或能量）， 用以控制被调量的变化，称为控制量，如汽包上水量。
扰动
引起被调量偏离其给定值的各种原因称为扰动。如果 扰动不包括在控制回路内部（例如外界负荷），就称为外 扰。如果扰动发生在控制回路内部，称为内扰。其中，由 于调节机构开度变化造成的扰动，称为基本扰动。变更控 制器的给定值的扰动称为给定值扰动。
自动控制系统与PID整定
维修仪表-***
目 录
1ຫໍສະໝຸດ Baidu
自动控制系统介绍
2
PID定义、控制原理
3
PID参数现场整定
01
自动控制系统介绍
Introduction of automatic control system
自动控制系统介绍
一、定义 自动控制系统是指用一些自动控制装置,对生产中某些 关键性参数进行自动控制，使它们在受到外界干扰(扰动) 的影响而偏离正常状态时,能够被自动地调节而回到工艺 所要求的数值范围内。生产过程中各种工艺条件不可能是 一成不变的。特别是化工生产，大多数是连续性生产，各 设备相互关联，当其中某一设备的工艺条件发生变化时, 都可能引起其他设备中某些参数或多或少地波动,偏离了 正常的工艺条件。当然自动调节是指不需要人的直接参与。
自动控制系统介绍
控制过程（调节过程）
原来处于平衡状态的控制对象，一旦受到扰动作用， 被调量就会偏离给定值。要通过自动控制仪表或运行人员 的调节使被调量重新恢复到新的平衡状态的过程。
02
PID定义、控制原理
PID definition and control principle
PID定义、控制原理
PID参数现场整定
1、P 比例控制，就是人看到水杯里水量没有达到水杯的 半杯刻度，就按照一定水量从水壶里往水杯里倒水或者水 杯的水量多过刻度，就以一定水量从水杯里舀水出来，这 个一个动作可能会造成不到半杯或者多了半杯就停下来。 说明：P比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的 输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统 输出存在稳态误差。
自动控制系统介绍
按给定信号分类，自动控制系统可分为恒值控制系统、 随动控制系统和程序控制系统。 恒值控制系统 给定值不变，要求系统输出量以一定的精度接近给定 希望值的系统。如生产过程中的温度、压力、流量、液位 高度、电动机转速等自动控制系统属于恒值系统。 随动控制系统
给定值按未知时间函数变化，要求输出跟随给定值的 变化。如跟随卫星的雷达天线系统。