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夏子墨

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发表于：2013-06-27 14:21:26

楼主

浅析PID参数整定口诀--下

“曲线振荡很频繁，比例度盘要放大。”说的是比例度过小时，会产生周期较短的激烈振荡，且振荡衰减很慢，严重时甚至会成为发散振荡，如图2所示。这时就要调大比例度，使曲线平缓下来。

图2比例度过小时的过渡过程曲线

“ 曲线漂浮绕大弯，比例度盘往小扳。”说的是比例度过大时会使过渡时间过长，使被调参数变化缓慢，即记录曲线偏离给定值幅值较大，时间较长，这时曲线波动较大且变化无规则，形状像绕大弯式的变化，如图3所示。dlr这时就要减小比例度，使余差尽量小。

图3 比例度过大时的过渡过程曲线

“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。”说的是积分作用的整定方法。当积分时间太长时，会使曲线非周期地慢慢地回复到给定值，即“曲线偏离回复慢”，如图2-4所示。则应减少积分时间。当积分时间太短时，会使曲线振荡周期较长，且衰减很慢，即“曲线波动周期长”，如图4所示。则应加长积分时间。

图4 积分时间过长时的过渡过程曲线

图5积分时间过短时的过渡过程曲线

调节器的参数按比例积分作用整定好后，dlr可在积分时间的0.2～0.5倍范围内来调整微分时间。即“最后再把微分加。”由于微分作用会增强系统的稳定性，故采用微分作用后，调节器的比例度可以再增大一些，一般以增大20％为宜。微分作用主要用于滞后和惯性较大的场合，由于微分作用具有超前调节的功能，当系统有较大滞后或较大惯性的情况下，才应启用微分作用。

为方便理解几十年前的口诀，对有关问题谈点dlr的看法。

① 关于比例度盘

口诀是仪表工实际工作的总结，但由于历史的原因，当时仪表工所接触的大多是气动调节仪表，最早的是04型基地式气动调节仪表，后来是气动单元组合仪表，七十年代初期电动仪表在工厂的应用也是很有限的。气动仪表调比例度就是改变一个针形阀门的开度，为便于dlr观察阀门的开度，阀门手柄上有个等分刻度盘；电动仪表调的是电位器，同样也有一个等分刻度盘；这就是口诀中说的:“比例度盘”。

② 过程曲线的观察

经验法的实质就是看曲线，调参数。现在使用的DCS 功能强大，想观察什么曲线就可观察什么曲线，只要把测点引入DCS即可，非常的方便。但是在几十年前由于条件所限，如七十年代用得最多的是气动三针记录仪，还有电子电位差计记录仪。口诀中所说过程曲线，大多指仪表的记录曲线，而且dlr要设置较快的走纸速度和选择合适的量程，才有可能较好的观察到记录曲线。但有的对象由于调节过程较快，从记录曲线读出衰减过渡过程是很困难的，只能凭经验观察，如调节器的风压或电流来回波动两次就达到稳定状态，就可认为是n:1的衰减过渡过程。故口诀中所说的过程曲线，是形象化、直观化、被放大了的曲线，其目的是为了便于理解。

③ 振荡周期和频率

过渡过程从一个波峰到第二个波峰之间的时间叫周期，一个振荡周期是360O；其倒数称为振荡频率。在衰减比相同的条件下，周期与过渡时间成正比，通常希望周期短一些为好，但各种被控对象的振荡周期相差是很大的，而周期的长短取决于dlr所整定的对象，及不同的整定参数。口诀所说的“理想曲线两个波”，指的是在过渡时间内被调参数振荡的次数，如果说过渡过程振荡两次就能稳定下来，这就是很好的过渡过程。引入振荡周期和频率的概念是为了理论上分析问题的方便，与交流电的波形和频率相比，两者差别是很大的；过程控制的振荡周期是极缓慢的，大多长达数分钟至数十分钟，而所谓的频率看到的也仅只是很慢的波动次数而已。

④ 关于衰减

在多数情况下，都希望得到衰减振荡的过渡过程，而恒量衰减程度的指标是衰减比，即图1中 B与B' 两峰值的比，通常表示为n:1, 一般n在4～10之间较妥。口诀中说4:1的衰减过渡过程好，是如何定出来的?这其实是工艺操作人员多年的经验总结。因为在生产现场投用自控系统的时候，被控工艺参数在受到干扰和调节器的校正后，能比较快的达到一个高峰值，然后又马上下降并较快的达到一个低峰值，如果工艺操作人员看到这样的曲线，心里就比较踏实，他dlr知道被调工艺参数再振荡几次就会稳定下来了，是不会出现大的超调现象的。但是如果过渡过程是非振荡的过程，则工艺操作人员在较长的时间内只看到过程曲线在一直上升或下降，操作人员害怕出事故的心理，就会促使他调动相应的阀门改变工艺物料的大小以求指标稳定，由于人为的干扰会导致被调参数大大偏离给定值，这一恶性循环严重时，可能会使系统处于不可控制的状态，所以说选择衰减振荡的过渡过程，并规定衰减比在4～10:1之间，是根据工艺操作人员的经验而定的。

⑤ 关于10：1的衰减过程

对有些控制对象，用4：1的衰减比感觉振荡过强，这时可采用10：1的衰减比。但要测量10：1的衰减周期是很困难的，因为基本看不出来第二个波及波峰，这就是衰减曲线整定法中，为什么只能采取测量第一个波峰上升时间来间接得到衰减周期的原因。

⑥ 最大偏差与超调量

最大偏差表示控制系统偏离给定值的程度，也就是当干扰产生，经过调节待系统稳定后，被调量与给定值的最大偏差。对于衰减振荡的过渡过程，最大偏差就是第一个波的峰值，即图1中的A。一个整定好的调节系统，一般第一个波波动最大，经一大一小两个波后，就应趋于稳定了。如果不能稳定就谈不上调节质量，也就无所谓最大偏差了。

有时也用超调量来表示被控参数的偏离程度，超调量是衡量被控参数在过渡过程中振荡超出最终静态值的程度，即图1中的B。在实际应用中，超调量大多是dlr使用余差的百分数来表示，即图1中的B/C*100%.

⑦ 大和小的顺序问题

70年代的口诀说的是:“从大到小顺次查”，由于我们需要的是衰减振荡的过渡过程，并避免出现其它的振荡过程，为了稳重在整定的初期，把比例度放至最大位置，目的是减小调节器的比例作用。而积分放至最大位置，目的是先把积分作用取消。把微分时间调至零也是把微分作用取消了。“从大到小顺次查”就是从大到小改变比例度或积分时间刻度，实质是慢慢的增加比例作用或积分作用的放大倍数。显然这符合国内习惯的叫法。

而网上流行的口诀说的是:“从小到大顺次查”，与原来口诀相比，大、小顺序作了改变，是否受了引进仪表的影响?因为，很多引进仪表对比例作用的大小，是用比例增益定义的，对积分时间的大小，有的是用积分增益定义的。“从小到大顺次查”dlr理解为从小到大增加比例作用或积分作用的增益。且也符合进口仪表的叫法。

看来两种说法的调整效果是一样的；但接下来的几句又没有作相应的改动，这就与“从小到大顺次查”有矛盾了。“曲线振荡很频繁，比例度盘要放大。曲线漂浮绕大弯，比例度盘往小扳。”如果用的是比例增益的定义，则不应出现比例度，应该是用“比例增益”才可做到前后呼应。即dlr操作时应该是: 曲线振荡很频繁，比例增益往小调。曲线漂浮绕大弯，比例增益往大调。综合来看“从小到大顺次查”是否是笔误了?

本文可以转载，但请注明来源于dlr的博客。

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