对PID参数整定方法的研究,本来认为是找一种可以推广普及的整定方法。实际上研究工作让我们对PID的能力有了充分的认识。PID参数整定方法研究的作用和意义,包括:
虽然有很多的PID参数整定方法。但是这些方法有的适用范围有限,有的工程师听不懂。工业现场的工程师大多都是试凑法解决问题还有其他原因:1.PID能力很强;2.工业条件充足;3.工艺要求低;4.流程工业纯滞后和不确定普遍存在。所以对于工程师而言找到PID适用的边界和参数设置规则就可以了。但是如何找到这些边界和规则呢?还是要找到一个工程师能理解,而且普适的PID参数整定方法。以这个方法为载体推动PID参数整定的大众化,让试凑法也随心所欲不逾矩。基于响应曲线和固定公式的Lambda整定工程方法,具有简单、普适、鲁棒的特点。能够充分发挥PID在过程控制中的能力。
二战之前的流程工业流程简单、控制资产价格昂贵。PID自动控制妥妥的高科技。中国建国初期整定PID和生产过程自动化只有归国的顶级大师才懂,可见当时的工业控制水平。为了追求极致的抗扰性能,设定值阶跃响应4:1衰减振荡是必要结果。由此开始误入歧途,学术界不断开发新算法追求极致性能。但是现代工业发生了很大变化,现代工业具有流程复杂、循环物料和热量集成多、追求极限性能的新特点。而且控制资产的价格飞速下降,检测仪表和执行机构的价格下降很多,控制器和报警更是几乎零成本。在PID参数整定与控制方案设计中更强调协同工作,系统观和总体观必不可少。4:1衰减振荡既不利于解决总体问题,又导致自身鲁棒性不足。闭环响应的有超调不振荡是必要。而且可调节的闭环响应速度是控制回路协调工作所必需的。
Lambda整定方法很重要,因为通过应用这个方法,可以让工程师从必然王国走向自由王国,可以让工程师认识到PID的能力。但是实际上知道了边界和规则,在复杂的实际情况下不能刻舟求剑,机械地运用Lambda整定方法,所以也可以说到了一定阶段Lambda整定方法就不重要了。
在解决实际工业控制问题中,会发现PID参数整定只是解决问题的一部分工作,工艺、设备、方案都可能是解决问题的关键。所以PID参数自整定如果只是孤立的看待PID参数,很难在过程控制中普遍应用。当问题确定是PID参数不合理导致的,往往工程师就能比较容易的整定。确定根因很难。PID参数自整定一定有其意义,但是用于过程控制有其局限性。
当了解了PID的能力和掌握了Lambda整定方法后,控制方案设计的重要性就突出出来了。控制方案设计就是要把复杂的多变量控制问题通过“分”和“合”拆分或变通成单变量配对,然后用标准PID模块以至简形式实现至优性能。形式复杂的往往没有理解本质,不是至简至优的工程方法。