參數(shù)整定找zui佳，從小到大順序查

先是比例后積分，zui后再把微分加

曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大

曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳

曲線偏離回復慢，積分時間往下降

曲線波動周期長，積分時間再加長

曲線振蕩頻率快，先把微分降下來

動差大來波動慢。微分時間應加長

理想曲線兩個波，前高后低4比1

一看二調多分析，調節(jié)質量不會低。

大家讀著上面的口訣是不是很熟悉?!沒錯，這就是網上在流傳的PID參數(shù)整定口訣!至于它是什么時候開始在網上流傳的，不太清楚。

再看下面一段：

參數(shù)整定尋zui佳，從大到小順次查。

先是比例后積分，zui后再把微分加。

曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大。

曲線漂浮繞大彎，比例度盤往小扳。

曲線偏離回復慢，積分時間往下降。

曲線波動周期長，積分時間再加長。

理想曲線兩個波，調節(jié)過程高質量。

這是一首用經驗法進行PID參數(shù)工程整定的口訣，該口訣流傳至今已有幾十年了！其zui早出現(xiàn)在1973年11月出版的《化工自動化》一書中?，F(xiàn)在網上流傳的口訣，看來大多是以該口訣作為藍本進行了補充和改編而來的。如:“ 曲線振蕩頻率快，先把微分降下來，動差大來波動慢。微分時間應加長?！边€有的加了:“ 理想曲線兩個波，前高后低4比1，一看二調多分析，調節(jié)質量不會低?！钡鹊取?

那位高工說了，你開場給我整兩篇口訣干嘛使？今天咱要聊的，就是結合這兩首口訣，進行一些淺析。

控制系統(tǒng)在設計、整定和運行中，衡量系統(tǒng)質量的依據(jù)就是系統(tǒng)的過渡過程。當系統(tǒng)的輸入為階躍變化時，系統(tǒng)的過渡過程表現(xiàn)有:發(fā)散振蕩、等幅振蕩、衰減振蕩、單調過程等形式。在多數(shù)情況下，我們都希望得到衰減振蕩的過渡過程，且認為如圖1所示的過渡過程zui好，并把它作為衡量控制系統(tǒng)質量的依據(jù)。

選用該曲線作為控制系統(tǒng)質量指標的理由是:它di一次回復到給定值較快，以后雖然又偏離了，但偏離不大，并且只有極少數(shù)幾次振蕩就穩(wěn)定下來了。定量的看，di一個波峰B的高度是**個波峰B'高度的4倍，所以這種曲線又叫做4:1衰減曲線。在調節(jié)器工程整定時，以能得到4:1的衰減過渡過程為zui好，這時的調節(jié)器參數(shù)可叫zui佳參數(shù)。

先談談口訣“參數(shù)整定尋zui佳，從大到小順次查?！敝械膠ui佳參數(shù)問題，很多儀表工都有這樣的體會，在現(xiàn)場的調節(jié)器工程參數(shù)整定中，如果只按4:1衰減比進行整定，那么可以有很多對的比例度和積分時間同樣能滿足4:1的衰減比，但是這些對的數(shù)值并不是任意的組合，而是成對的，一定的比例度必須與一定的積分時間組成一對，才能滿足衰減比的條件，改變其中之一，另一個也要隨之改變。因為是成對出現(xiàn)的，所以才有調節(jié)器參數(shù)的“匹配”問題。而dlr在實際應用中只有增加一個附加條件，才能從多對數(shù)值中選出一對適合的值。這一對適合的值通常稱為“zui佳整定值”。

“從大到小順次查”中“查”的意思就是找到調節(jié)器參數(shù)的zui佳匹配值。而“從大到小順次查”是說在具體操作時，先把比例度、積分時間放至zui大位置，把微分時間調至零。因為我們需要的是衰減振蕩的過渡過程，并避免出現(xiàn)其它的振蕩過程，在整定初期，把比例度放至zui大位置，目的是減小調節(jié)器的放大倍數(shù)。而積分放至zui大位置，目的是先把積分作用取消。把微分時間調至零也是把微分作用取消了?！皬拇蟮叫　本褪菑拇蟮叫「淖儽壤然蚍e分時間刻度，實質是慢慢的增加比例作用或積分作用的放大倍數(shù)。也就是慢慢的增加比例或積分作用的影響，避免系統(tǒng)出現(xiàn)大的振蕩。zui后再根據(jù)系統(tǒng)實際情況決定是否使用微分作用。

“先是比例后積分，zui后再把微分加?！笔墙涷灧ǖ恼ú襟E。比例作用是zui基本的調節(jié)作用，口訣說的:“先是比例后積分”，目的是簡化調節(jié)器的參數(shù)整定，即先把積分作用取消和弱化，待系統(tǒng)較穩(wěn)定后再投運積分作用。尤其是新安裝的控制系統(tǒng)，對系統(tǒng)特性不了解時，我們要做的就是先把積分作用取消，待調整好比例度，使控制系統(tǒng)大致穩(wěn)定以后，再加入積分作用。對于比例控制系統(tǒng)，如果規(guī)定4:1的衰減過渡過程，則只有一個比例度能滿足這一規(guī)定，而其它的任何比例度都不可能使過渡過程的衰減比為4:1。因此，對比例控制系統(tǒng)只要找到能滿足4:1衰減比時的比例度就行了。

在調好比例控制的基礎上再加入積分作用，但積分會降低過渡過程的衰減比，則系統(tǒng)的穩(wěn)定程度也會降低。為了保持系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，可增大調節(jié)器的比例度，即減小調節(jié)器的放大倍數(shù)。這就是我們在整定中投入積分作用后，要把比例度增大約20%的原因。其實質就是個比例度和積分時間數(shù)值的匹配問題，在一定范圍內比例度的減小，是可以用增加積分時間的方法來補償?shù)?，但也要看到比例作用和積分作用是互為影響的，如果設置的比例度過大時，即便積分時間恰當，系統(tǒng)控制效果仍然會不佳。

在有的場合，也可不強求以上步驟，而是采取按表-1的經驗整定法PID參數(shù)湊試范圍一覽表，先把積分、微分時間選擇好，然后由大到小的改變比例度進行湊試，直至調節(jié)過程曲線滿意為止。積分時間和微分時間預置后用比例度湊試，其體現(xiàn)的是經驗，如果沒有經驗就成為盲目調試了。此方法的缺點是當同時使用比例、積分、微分三作用時，不易找到zui合適的整定參數(shù)，則反復的湊試會費很多時間。

“曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大?！闭f的是比例度過小時，會產生周期較短的激烈振蕩，且振蕩衰減很慢，嚴重時甚至會成為發(fā)散振蕩，如圖2所示。這時就要調大比例度，使曲線平緩下來。

“ 曲線漂浮繞大彎，比例度盤往小扳?！闭f的是比例度過大時會使過渡時間過長，使被調參數(shù)變化緩慢，即記錄曲線偏離給定值幅值較大，時間較長，這時曲線波動較大且變化無規(guī)則，形狀像繞大彎式的變化，如圖3所示。dlr這時就要減小比例度，使余差盡量小。

“曲線偏離回復慢，積分時間往下降。曲線波動周期長，積分時間再加長?！闭f的是積分作用的整定方法。當積分時間太長時，會使曲線非周期地慢慢地回復到給定值，即“曲線偏離回復慢”，如圖2-4所示。則應減少積分時間。當積分時間太短時，會使曲線振蕩周期較長，且衰減很慢，即“曲線波動周期長”，如圖4所示。則應加長積分時間。

調節(jié)器的參數(shù)按比例積分作用整定好后，可在積分時間的0.2～0.5倍范圍內來調整微分時間。即“zui后再把微分加?！庇捎谖⒎肿饔脮鰪娤到y(tǒng)的穩(wěn)定性，故采用微分作用后，調節(jié)器的比例度可以再增大一些，一般以增大20%為宜。微分作用主要用于滯后和慣性較大的場合，由于微分作用具有超前調節(jié)的功能，當系統(tǒng)有較大滯后或較大慣性的情況下，才應啟用微分作用。

為方便理解幾十年前的口訣，對有關問題談點看法。

1、關于比例度盤

口訣是儀表工實際工作的總結，但由于歷史的原因，當時儀表工所接觸的大多是氣動調節(jié)儀表，zui早的是04型基地式氣動調節(jié)儀表，后來是氣動單元組合儀表，七十年代初期電動儀表在工廠的應用也是很有限的。氣動儀表調比例度就是改變一個針形閥門的開度，為便于觀察閥門的開度，閥門手柄上有個等分刻度盤;電動儀表調的是電位器，同樣也有一個等分刻度盤;這就是口訣中說的:“比例度盤”。

2、過程曲線的觀察

經驗法的實質就是看曲線，調參數(shù)。現(xiàn)在使用的DCS 功能強大，想觀察什么曲線就可觀察什么曲線，只要把測點引入DCS即可，非常的方便。但是在幾十年前由于條件所限，如七十年代用得zui多的是氣動三針記錄儀，還有電子電位差計記錄儀。口訣中所說過程曲線，大多指儀表的記錄曲線，而且要設置較快的走紙速度和選擇合適的量程，才有可能較好的觀察到記錄曲線。但有的對象由于調節(jié)過程較快，從記錄曲線讀出衰減過渡過程是很困難的，只能憑經驗觀察，如調節(jié)器的風壓或電流來回波動兩次就達到穩(wěn)定狀態(tài)，就可認為是n:1的衰減過渡過程。故口訣中所說的過程曲線，是形象化、直觀化、被放大了的曲線，其目的是為了便于理解。

3、振蕩周期和頻率

過渡過程從一個波峰到**個波峰之間的時間叫周期，一個振蕩周期是360O;其倒數(shù)稱為振蕩頻率。在衰減比相同的條件下，周期與過渡時間成正比，通常希望周期短一些為好，但各種被控對象的振蕩周期相差是很大的，而周期的長短取決于所整定的對象，及不同的整定參數(shù)。口訣所說的“理想曲線兩個波”，指的是在過渡時間內被調參數(shù)振蕩的次數(shù)，如果說過渡過程振蕩兩次就能穩(wěn)定下來，這就是很好的過渡過程。引入振蕩周期和頻率的概念是為了理論上分析問題的方便，與交流電的波形和頻率相比，兩者差別是很大的;過程控制的振蕩周期是極緩慢的，大多長達數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘，而所謂的頻率看到的也僅只是很慢的波動次數(shù)而已。

4、關于衰減

在多數(shù)情況下，都希望得到衰減振蕩的過渡過程，而恒量衰減程度的指標是衰減比，即圖1中 B與B' 兩峰值的比，通常表示為n:1, 一般n在4～10之間較妥?？谠E中說4:1的衰減過渡過程好，是如何定出來的?這其實是工藝操作人員多年的經驗總結。因為在生產現(xiàn)場投用自控系統(tǒng)的時候，被控工藝參數(shù)在受到干擾和調節(jié)器的校正后，能比較快的達到一個高峰值，然后又馬上下降并較快的達到一個低峰值，如果工藝操作人員看到這樣的曲線，心里就比較踏實，他知道被調工藝參數(shù)再振蕩幾次就會穩(wěn)定下來了，是不會出現(xiàn)大的超調現(xiàn)象的。但是如果過渡過程是非振蕩的過程，則工藝操作人員在較長的時間內只看到過程曲線在一直上升或下降，操作人員害怕出事故的心理，就會促使他調動相應的閥門改變工藝物料的大小以求指標穩(wěn)定，由于人為的干擾會導致被調參數(shù)大大偏離給定值，這一惡性循環(huán)嚴重時，可能會使系統(tǒng)處于不可控制的狀態(tài)，所以說選擇衰減振蕩的過渡過程，并規(guī)定衰減比在 4～10:1之間，是根據(jù)工藝操作人員的經驗而定的。

5、關于10：1的衰減過程

對有些控制對象，用4：1的衰減比感覺振蕩過強，這時可采用10：1的衰減比。但要測量10：1的衰減周期是很困難的，因為基本看不出來**個波及波峰，這就是衰減曲線整定法中，為什么只能采取測量di一個波峰上升時間來間接得到衰減周期的原因。

6、zui大偏差與超調量

zui大偏差表示控制系統(tǒng)偏離給定值的程度，也就是當干擾產生，經過調節(jié)待系統(tǒng)穩(wěn)定后，被調量與給定值的zui大偏差。對于衰減振蕩的過渡過程，zui大偏差就是di一個波的峰值，即圖1中的A。一個整定好的調節(jié)系統(tǒng)，一般di一個波波動zui大，經一大一小兩個波后，就應趨于穩(wěn)定了。如果不能穩(wěn)定就談不上調節(jié)質量，也就無所謂zui大偏差了。

有時也用超調量來表示被控參數(shù)的偏離程度，超調量是衡量被控參數(shù)在過渡過程中振蕩超出zui終靜態(tài)值的程度，即圖1中的B。在實際應用中，超調量大多是使用余差的百分數(shù)來表示，即圖1中的B/C*100%。

7、大和小的順序問題

70年代的口訣說的是:“從大到小順次查”，由于我們需要的是衰減振蕩的過渡過程，并避免出現(xiàn)其它的振蕩過程，為了穩(wěn)重在整定的初期，把比例度放至zui大位置，目的是減小調節(jié)器的比例作用。而積分放至zui大位置，目的是先把積分作用取消。把微分時間調至零也是把微分作用取消了。“從大到小順次查”就是從大到小改變比例度或積分時間刻度，實質是慢慢的增加比例作用或積分作用的放大倍數(shù)。顯然這符合國內習慣的叫法。

而網上流行的口訣說的是:“從小到大順次查”，與原來口訣相比，大、小順序作了改變，是否受了引進儀表的影響?因為，很多引進儀表對比例作用的大小，是用比例增益定義的，對積分時間的大小，有的是用積分增益定義的?！皬男〉酱箜槾尾椤崩斫鉃閺男〉酱笤黾颖壤饔没蚍e分作用的增益。且也符合進口儀表的叫法。

看來兩種說法的調整效果是一樣的;但接下來的幾句又沒有作相應的改動，這就與“從小到大順次查”有矛盾了?！扒€振蕩很頻繁，比例度盤要放大。曲線漂浮繞大彎，比例度盤往小扳?！比绻玫氖潜壤鲆娴亩x，則不應出現(xiàn)比例度，應該是用“比例增益”才可做到前后呼應。即操作時應該是: 曲線振蕩很頻繁，比例增益往小調。曲線漂浮繞大彎，比例增益往大調。綜合來看“從小到大順次查”是否是筆誤了?