PID整定原则调节阀

PID整定原则

先是比例后积分，最后再把微分加

曲线振荡很频繁，比例度盘要放大

曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳

曲线偏离回复慢，积分时间往下降

曲线波动周期长，积分时间再加长

曲线振荡频率快，先把微分降下来

动差大来波动慢。微分时间应加长

理想曲线两个波，前高后低4比1

一看二调多分析，调节质量不会低

λ法整定控制回路PID参数

一、 PID控制器的基本原理

1、比例控制器（P）

比例控制器的传递函数为Gc(S)=Kp，其作用是调整系统的开环比例系数，提高系统的静态精度，加快系统的响应速度，但对于高于二阶的系统，Kp过大会造成系统的不稳定。

2、积分控制器（I）

积分控制器的传递函数为Gc(S)=1/TiS，Ti为积分时间。它的作用是消除系统的静态误差，但积分控制有时会改变系统的稳定性，降低系统响应速度。

3、比例加积分控制器（PI）

比例积分控制器的传递函数为Gc(S)=Kp(1+1/TiS)，由于它有Kp和T i两个可调参数，因此可兼有比例和积分两种控制器的优点，使系统

既稳定又有较好的静态和动态性能，这种控制是工程上用途最为广泛的。

4、比例加微分（PD）

比例加微分控制器的传递函数为Gc(S)=Kp(1+TdS)，Td为微分时间。它所产生的控制作用不仅反映了系统的静态误差，同时还反映了误差信号的变化率，因此微分使控制信号提前作用，使系统的响应振荡减轻，过渡过程加快，对系统的稳定性有利。

5、比例加积分加微分控制器（PID）

PID控制器的传递函数为Gc(S)=Kp(1+1/TiS+TdS)，兼具比例积分和微分控制器的优点，是应用很普遍的一种控制器。

二、λ法整定回路：

λ法整定法起源于1968年，由Dahlin最先提出，可参考以下文献：Dahlin E.B.,Designing and Tuning Digital Controllers,Instr and Cont Syst,41(6),77,1968。以下针对自平衡系统和积分系统分别给出例子，以供参考。

自平衡系统PID整定（流量，组分，温度，大部分压力）

1、回路置手动，OP改变5％（改变幅度可以同操作工商量），当PV 达到新的稳态值，OP回到原来的值。

2、从1中得到的趋势图上，估计过程增益，滞后时间和过程时间常数。

3、从表一中选择最符合1中得到的响应的简单模型。

4、选择所想要的闭环时间常数λ，通常的规则：λ比滞后时间与过程时间常速的和要大。

5、在3中所选模型的基础上计算控制器增益。把这些数输入控制器，回路投自动，改变设定值或负荷观察响应。如需要就调整比例增益修改响应速度。

例一：λ整定一流量回路。

PV～过程变量＝流量，变送器量程是0－2000gpm，

计算过程增益：Kp＝ΔPV／ΔOP＝150／5＝30

计算过程常数：

过程时间常数：τ＝10s（PV从650到650＋63.2%ΔPV（约745）的时间）

计算滞后时间：θ＝0s

计算比例增益：Kc＝τ／［Kp＊K＊（λ＋θ）］＝10／［30＊0.05 *(20+0)］=0.333

τ＝10s，Kp＝30，K=100/R＝100／2000＝0.05

λ：闭环时间常数，在这里选20s

计算积分增益：Ti＝τ／60＝10／60＝0.167 （分钟）(相当于每分钟6次)

例二、λ法整定一液位控制回路（积分过程）

积分过程的整定方法类似自平衡过程，不同的是过程变量不能达到稳态。

计算过程增益：

过程增益：Kp＝ΔPV／［（ΔOP＊Δt）］＝10／［10＊120］＝0.0 0833

滞后时间：θ＝0 s

计算比例增益：100／ALV

在此对ALV作简要解释：ALV是允许的液位变化的简称，液位控制的主要目标是允许罐能缓冲突然的流量变化，保证下游变量的扰动最小。ALV指的就是在正常操作中允许的液位偏离设定值的最大变化，它是用％比来表示的，尽量使用最大的ALV，这样罐就能够吸收扰动。

例如，如果液位设定值是60％，ALV选择25％，那么，即使流量负荷发生了从0％到100％的阶跃，液位将保持在35％～85％。

令ALV＝33.3%，则Kc＝100／ALV＝100／33.3=3.0

λ＝ALV／［50＊Kp］＝33.3/(50＊0.00833)=8 0 s

注意：此处λ不是任意选的，而是选择合适的ALV来计算λ。

计算积分时间：Ti＝λ/30＝80／30＝2.67 (分钟) (相当于0.375次／分钟)

表一简单过程模型的整定公式

对液位控制来说，λ＝ALV／（50＊Kp）

ALV：允许的液位变化（％） Ti：积分时间 Kc：比例增益

θ：滞后时间（秒）λ：闭环时间常数（秒）

Kp：过程增益 K=100／R

τ＝过程时间常数 R：变送器在工程单位下的量程微分增益（分钟）：P/6（P:period）

表二、常见回路的性质