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

比例積分微分控制器（PID控制器）的整定是過程控制專業工程師的一項常見活動，在這種情況下，"整定"是指改變與控制器比例帶相關的參數，積分作用和微分作用。有幾種手動計算調節參數的方法和許多軟件包，可用于在化學過程中自動...

比例積分微分控制器（PID控制器）的整定是過程控制專業工程師的一項常見活動，在這種情況下，"整定"是指改變與控制器比例帶相關的參數，積分作用和微分作用。有幾種手動計算調節參數的方法和許多軟件包，可用于在化學過程中自動調節控制器。在開始任何調節之前，工程師首先要研究正在調整的控制回路以及控制回路對整個系統的影響，這一點至關重要。人工操作可以通過改變控制器的調節參數來調整和改變自動控制器的性能。在整定PID控制器時，通常有三種可以改變的設置：比例帶、積分作用和微分作用，在經典PID算法中分別用第一項、第二項和第三項表示，分別是u=KP e KI∫e dt KD de/dt。項u表示返回信號；KP是比例增益；e為誤差項或偏移項，表示當前值與控制器設定值之間的差值；KI為積分增益，KD為微分增益，t為時間。該方程的拉普拉斯變換可表示為KP KI/s KDs。在整定PID控制器之前，工程師應首先檢查要調整的過程，以確定調整不當是否會導致混亂，或者是否存在其他可歸因的原因，如設備故障或損壞。如果發現導致變化的真正原因是控制閥卡住，則調校變化意義不大，儀表損壞或控制系統邏輯錯誤只有在對工藝進行徹底檢查并驗證現場儀表功能后，才應考慮調整。化學工業使用多種方法，電氣和儀表工程師對PID控制器進行整定。Ziegler-Nichols方法就是一個這樣的例子，它使用過程的最終增益和最終周期來計算P-only、PI-only和PID控制方案的激進調整參數。其他控制方案，如Tyreus-Luyben方法，用于調節PID控制器的方法可能取決于控制回路本身的性質。一般來說，增加控制器的增益項將使控制器更積極地動作。更多的積分作用將有助于減少穩態值與期望值之間的偏差設定值，但如果使用過多，可能會導致振蕩。導數項用于幫助停止控制器當前值的快速移動。這些只是提供每個經典調整參數影響的一般感覺的啟發式方法。許多分布式控制系統（DCS）軟件包中都包含可使用的軟件自動調整控制回路。這些軟件包通常通過檢查過去的性能或自動執行已建立的調整程序所述的測試方法來調整過程。與大多數程序一樣，在完成主要調整程序后，工程師必須進行微調和小調整，以適應工藝。