PID自控調節系統調節效果差的原因分析

發布日期：2014-10-16 來源：作者：瀏覽次數：

【導讀】：PID自控調節，是自控專業的重點課題之一，也是自控專業的難點。實際應用中，經常會遇到PID自控系統調節效果差或不能正常調節的問題。文章聯系實際問題，結合自控理論，對上......

PID自控調節，是自控專業的重點課題之一，也是自控專業的難點。實際應用中，經常會遇到PID自控系統調節效果差或不能正常調節的問題。文章聯系實際問題，結合自控理論，對上述問題，作一歸納與分析。

1、用于調節的介質量能不足導致調節失敗

在調節閥安裝管道上的調節介質量能不足，如流量調節，由于泵揚程不夠等原因，供給流量調節管道非常大流量不夠；反應釜溫度調節，給反應釜加熱調節管道的導熱油非常大流量不夠，或導熱油溫度不夠；壓力調節，調節壓力的管道非常大供壓不足；液位調節，調節液位的進料管道非常大流量不夠等。上述問題，都會導致調節閥門全開時仍不能滿足調節要求。

2、儀表自控閥門口徑選取不當

自控閥門口徑選取過小，會導致調節閥門全開時仍不能滿足調節要求而導致調節失敗；口徑選取過大，閥門始終在小開度工作，調節效果差。

3、PID參數設置不當

PID參數設置不當，是自控調節失敗或效果差的主要原因之一。要正確地設置PID參數，必須對PID控制規律有深入的了解：P控制，能迅速有力地克服干擾的影響，或使被控變量能迅速跟蹤設定值的變化，過渡過程時間短，但過渡過程結束后有余差存在。比例增益增大，控制系統余差減小，振蕩加劇，振蕩周期縮短，控制系統穩定性變差。

P控制適合于負荷變化較小，自衡能力較強，對象控制通道中的純滯后和時間常數之比較小，工藝上允許有余差存在，控制質量要求不高的場合。

PD控制，在比例控制的基礎上引入微分作用后，增大系統的穩定裕度，使比例增益可以加大，從而可以加快過渡過程，減小動態偏差和余差，對克服對象的容量滯后有顯著效果。

PD控制適用于對象控制通道時間常數較大，負荷變化較小，反應速度較慢的場合。對于容量滯后很小、干擾頻繁的系統，盡量避免使用微分作用，

PD控制不宜用于測量噪音或周期性干擾的系統。

PI控制，在比例控制的基礎上引入積分作用后，減小系統的穩定裕度，使比例增益減小，過渡過程變慢，動態偏差變大，但積分作用可以消除余差。

PI控制適用于對象控制通道時間常數較小，負荷變化不很大，工藝要求沒有余差的場合。對于容量滯后和純滯后都比較大的系統，盡量避免使用PD控制器。

PID控制，綜合了各種控制的優點，即能克服對象的容量滯后，減小動態偏差，提高系統的穩定裕度，又能消除系統的余差。適用于對象負荷變化大，對象容量滯后較大，工藝要求無余差的場合。

對于純滯后很大，負荷變化很大的系統，上述簡單控制系統無能為力，需由復雜控制系統來進行控制。如純滯后控制系統，非線性控制系統等。

4 系統存在嚴重時間滯后，未采取相應措施

系統時間滯后有：檢測元件測量環節容量滯后，檢測元件測量環節純滯后，儀表測量信號傳送純滯后，控制信號傳送純滯后，控制閥門環節容量滯后，工藝控制對象容量滯后。對于嚴重系統時間滯后，若不加以解決，就會導致系統運行效果差甚至異常。對于檢測元件測量環節容量滯后、控制閥門環節容量滯后、工藝控制對象容量滯后，可以利用控制器微分環節，恰當設置微分參數即可消除。

對于檢測元件測量環節容量滯后及控制閥門環節容量滯后也可單獨處理：檢測元件選擇惰性小的快速測量元件；控制閥門盡量縮短引壓管線長度、選用合適口徑的氣動管線、加裝繼動器等。

對于檢測元件測量環節純滯后、儀表測量信號傳送純滯后、控制信號傳送純滯后，可單獨采取措施：選擇正確的檢測元件安裝位置；儀表測量信號采用電信號傳遞；電氣轉換器安裝在現場控制閥門附近。對于嚴重純滯后，必須使用純滯后補償系統。

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