调节PID控制器涉及到什么(Involved in Tuning a PID Controller)？

比例积分微分控制器（PID控制器）的整定是过程控制专业工程师的一项常见活动，在这种情况下，"整定"是指改变与控制器比例带相关的参数，积分作用和微分作用。有几种手动计算调节参数的方法和许多软件包，可用于在化学过程中自动...

比例积分微分控制器（PID控制器）的整定是过程控制专业工程师的一项常见活动，在这种情况下，"整定"是指改变与控制器比例带相关的参数，积分作用和微分作用。有几种手动计算调节参数的方法和许多软件包，可用于在化学过程中自动调节控制器。在开始任何调节之前，工程师首先要研究正在调整的控制回路以及控制回路对整个系统的影响，这一点至关重要。人工操作可以通过改变控制器的调节参数来调整和改变自动控制器的性能。在整定PID控制器时，通常有三种可以改变的设置：比例带、积分作用和微分作用，在经典PID算法中分别用第一项、第二项和第三项表示，分别是u=KP e KI∫e dt KD de/dt。项u表示返回信号；KP是比例增益；e为误差项或偏移项，表示当前值与控制器设定值之间的差值；KI为积分增益，KD为微分增益，t为时间。该方程的拉普拉斯变换可表示为KP KI/s KDs。在整定PID控制器之前，工程师应首先检查要调整的过程，以确定调整不当是否会导致混乱，或者是否存在其他可归因的原因，如设备故障或损坏。如果发现导致变化的真正原因是控制阀卡住，则调校变化意义不大，仪表损坏或控制系统逻辑错误只有在对工艺进行彻底检查并验证现场仪表功能后，才应考虑调整。化学工业使用多种方法，电气和仪表工程师对PID控制器进行整定。Ziegler-Nichols方法就是一个这样的例子，它使用过程的最终增益和最终周期来计算P-only、PI-only和PID控制方案的激进调整参数。其他控制方案，如Tyreus-Luyben方法，用于调节PID控制器的方法可能取决于控制回路本身的性质。一般来说，增加控制器的增益项将使控制器更积极地动作。更多的积分作用将有助于减少稳态值与期望值之间的偏差设定值，但如果使用过多，可能会导致振荡。导数项用于帮助停止控制器当前值的快速移动。这些只是提供每个经典调整参数影响的一般感觉的启发式方法。许多分布式控制系统（DCS）软件包中都包含可使用的软件自动调整控制回路。这些软件包通常通过检查过去的性能或自动执行已建立的调整程序所述的测试方法来调整过程。与大多数程序一样，在完成主要调整程序后，工程师必须进行微调和小调整，以适应工艺。