如何整定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的P、I、D參數(shù)

實(shí)際可行的為儀表工/自控/熱工解決檢修時(shí)問題

一、調(diào)節(jié)器正/反作用的確定方法

調(diào)節(jié)系統(tǒng)投自動(dòng)：往往在控制方案確定好且判斷出調(diào)節(jié)器的正/反作用后，最關(guān)鍵的是P、I、D參數(shù)如何整定，根據(jù)多年的現(xiàn)場工作經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勅绾握ㄕ{(diào)節(jié)系統(tǒng)的P、I、D參數(shù)，請大家在工程中參考。

在整定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的P、I、D參數(shù)前，要保證一個(gè)閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)必須是負(fù)反饋，即Ko*Kv*Kc＞0。（看上面圖片）

?調(diào)節(jié)對象Ko：閥門、執(zhí)行器開大，測量PV增加，則Ko＞0；反之，則Ko＜0；

?調(diào)節(jié)閥門Kv：閥門正作用（氣開、電開），則Kv＞0；閥門反作用（氣關(guān)、電關(guān)），則Kv＜0；

Ko、Kv的正負(fù)由工藝對象和生產(chǎn)安全決定，根據(jù)Ko、Kv的正負(fù)和Ko*Kv*Kc＞0，我們可以確定Kc的正負(fù)，

?調(diào)節(jié)器Kc：若Kc＞0，則調(diào)節(jié)器為反作用；若Kc＜0，則調(diào)節(jié)器為正作用；軟件組態(tài)中要設(shè)置正確,在裝置調(diào)試和開車及P、I、D參數(shù)整定前，調(diào)節(jié)器的正/反作用務(wù)必檢查，且正確無誤。

1、在整定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的P、I、D參數(shù)前，要保證測量準(zhǔn)確、閥門動(dòng)作靈活；

2、在整定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的P、I、D參數(shù)時(shí)，打好招呼，要求用戶工藝操作密切注意生產(chǎn)運(yùn)行狀況，確保安全生產(chǎn)；

3、在整定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的P、I、D參數(shù)時(shí)，先投自動(dòng)后串級，先投副環(huán)后主環(huán)，副環(huán)粗，主環(huán)細(xì)。在操作站CRT上，打開調(diào)節(jié)器的整定調(diào)整畫面窗口，改變給定值SP或輸出值OP，給出一個(gè)工藝允許的階躍信號，觀察測量值PV變化和趨勢圖，不斷修定PID參數(shù)，往往反復(fù)幾次，直至平穩(wěn)控制。實(shí)際中，一般能達(dá)到工藝滿意的一階特性即可。

二、經(jīng)驗(yàn)PID整定參數(shù)預(yù)置

對介質(zhì)為流體（氣體、液體）情況，經(jīng)驗(yàn)PID整定參數(shù)參考如下，（在出所前最好在軟件組態(tài)中要設(shè)置好，到現(xiàn)場再細(xì)調(diào)或不動(dòng)）：

1、對流量調(diào)節(jié)（F）：

?一般P=120～200%，I=50～100S，D=0S；

?對防喘振系統(tǒng)：一般P=120～200%，I=20～40S，D=15～40S；

2、對壓力調(diào)節(jié)（P）：

?一般P=120～180%，I=50～100S，D=0S；

?對放空系統(tǒng)：一般P=80～160%，I=20～60S，D=15～40S；

3、對液位調(diào)節(jié)（L）：

?1]、大容器（直徑4米、高2米以上塔罐）：一般P=80～120%，I=200～900S，D=0S；

?2]、中容器（直徑2--4米、高1.5--2米塔罐）：一般P=100～160%，I=80～400S，D=0S；

?3]、小容器（直徑2米、高1.5米以下塔罐）：一般P=120～300%，I=60～200S，D=0S；

4、對溫度調(diào)節(jié)（T）：一般P=120～260%，I=50～200S，D=20～60S；

上述參數(shù)是經(jīng)驗(yàn)性的東西，不是絕對的。另外實(shí)際中，有時(shí)一個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)工藝過程對象或閥門（定位器）存在問題，也能靠改變PID參數(shù)予以克服，使自動(dòng)投入。投自動(dòng)需要耐心觀察、不斷修正。實(shí)踐中能否投入自動(dòng)，最關(guān)鍵的是閥門（定位器）、執(zhí)行器好用，動(dòng)作靈活。

在一個(gè)串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)（例如：有2個(gè)調(diào)節(jié)器）中，整個(gè)內(nèi)環(huán)（副調(diào)，其Ko1*Kv1*Kc1＞0）相當(dāng)于主環(huán)的Kv，它始終為正。PID參數(shù)整定的結(jié)果：觀察曲線，一般為一階特性即可（當(dāng)然理論上為二階衰減特性）。

三、自動(dòng)回路投入注意事項(xiàng)

1、基本原則：

裝置在運(yùn)行時(shí)自動(dòng)回路的投入應(yīng)保證各工段的平穩(wěn)運(yùn)行，主要參數(shù)不能出現(xiàn)較大的波動(dòng)，其它輔助設(shè)備的壓力、液位、溫度等參數(shù)也不能出現(xiàn)影響裝置正常運(yùn)行的過大波動(dòng)。

2、同工藝操作人員的配合：

自動(dòng)回路的投入屬于自動(dòng)化改造工程調(diào)試工作。若是我方人員負(fù)責(zé)投自動(dòng)回路，在進(jìn)行此項(xiàng)工作時(shí)，應(yīng)先向用戶操作人員講清我方的工作內(nèi)容，需要工藝操作人員如何配合，有何影響及出現(xiàn)意外情況應(yīng)如何處理，調(diào)試結(jié)束后應(yīng)通知工藝操作人員。自動(dòng)回路首次投入前應(yīng)要求工藝操作人員將該部分工況盡量調(diào)至相對穩(wěn)定狀態(tài)。

3、控制系統(tǒng)具體注意事項(xiàng)：

（1）所有自動(dòng)回路的組態(tài)在出所前都應(yīng)經(jīng)過嚴(yán)格測試。若其組態(tài)在現(xiàn)場有改動(dòng)，在投入自動(dòng)前應(yīng)仔細(xì)檢查組態(tài)的信號流向及邏輯的正確性，信號切換部分要注意切換邏輯的時(shí)序問題。組態(tài)應(yīng)做到自動(dòng)回路至現(xiàn)場的出口有可做人工干預(yù)的簡單邏輯部分，以便萬一有組態(tài)錯(cuò)誤可以人工停止自動(dòng)回路對現(xiàn)場的作用。

（2）投自動(dòng)時(shí)可先將PID模塊的比例帶、積分時(shí)間的數(shù)值放大，將PID模塊輸出上限、輸出下限放至PID模塊當(dāng)前跟蹤輸出值附近的一個(gè)可允許變動(dòng)范圍內(nèi)，將PID模塊輸出變化率放小。投入自動(dòng)后，觀察PID模塊的動(dòng)作方向是否正確，PID模塊輸入偏差的變化是否在正常范圍之內(nèi)，確認(rèn)后再將PID模塊的幾種輸出限制相繼放開，恢復(fù)其正常作用，再根據(jù)調(diào)節(jié)品質(zhì)調(diào)節(jié)PID模塊各項(xiàng)的參數(shù)。

四、PID參數(shù)整定方法

1、基礎(chǔ)知識

在自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，E=SP-PV。其中，E為偏差、SP為給定值、PV為測量值。當(dāng)SP大于PV時(shí)為正偏差，反之為負(fù)偏差。

1）比例調(diào)節(jié)作用的動(dòng)作與偏差的大小成正比；當(dāng)比例度為100時(shí)，比例作用的輸出與偏差按各自量程范圍的1：1動(dòng)作。當(dāng)比例度為10時(shí)，按10：1動(dòng)作。即比例度越小，比例作用越強(qiáng)。比例作用太強(qiáng)會(huì)引起振蕩。太弱會(huì)造成比例欠調(diào)，造成系統(tǒng)收斂過程的波動(dòng)周期太多，衰減比太小。其作用是穩(wěn)定被調(diào)參數(shù)。

2）積分調(diào)節(jié)作用的動(dòng)作與偏差對時(shí)間的積分成正比。即偏差存在積分作用就會(huì)有輸出。它起著消除余差的作用。積分作用太強(qiáng)也會(huì)引起振蕩，太弱會(huì)使系統(tǒng)存在余差。

3）微分調(diào)節(jié)作用的動(dòng)作與偏差的變化速度成正比。其效果是阻止被調(diào)參數(shù)的一切變化，有超前調(diào)節(jié)的作用。對滯后大的對象有很好的效果。但不能克服純滯后。適用于溫度調(diào)節(jié)。使用微分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)收斂周期的時(shí)間縮短。微分時(shí)間太長也會(huì)引起振蕩。

2、整定方法

經(jīng)驗(yàn)法是簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛的整定方法，是一種試湊法。它通過參數(shù)預(yù)先設(shè)置和反復(fù)試湊來實(shí)現(xiàn)。參數(shù)的預(yù)置值要根據(jù)對象的特性和儀表的量程決定。儀表量程大的PID參數(shù)要適當(dāng)加強(qiáng)作用。四類被調(diào)參數(shù)的一般范圍如下：

實(shí)際情況可能超出此范圍。

臨界比例度法是采用純比例將系統(tǒng)投入自動(dòng)，此時(shí)積分時(shí)間放最大，微分時(shí)間放0。逐漸減小比例度，使系統(tǒng)剛剛出現(xiàn)等幅振蕩，記下這時(shí)的比例度Pbc和振蕩周期Tc，然后按下式計(jì)算PID的比例度和積分時(shí)間：P=2.2Pbc；T=0.85Tc。

對于純滯后時(shí)間和時(shí)間常數(shù)較大的對象，MACS的PID不宜使用臨界比例度法，其較難找到Pbc。