臨界比例度法整定PID參數(shù)
一個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在階躍干擾作用下，出現(xiàn)既不發(fā)散也不衰減的等幅震蕩過(guò)程，此過(guò)程成為等幅振蕩過(guò)程，如下圖所示。此時(shí)PID調(diào)節(jié)器的比例度為臨界比例度δk，被調(diào)參數(shù)的工作周期為為臨界周期Tk。



臨界比例度法整定PID參數(shù)步驟
臨界比例度法整定PID參數(shù)具體操作如下：
① 被控系統(tǒng)穩(wěn)定后,把PID調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間放到最大,微分時(shí)間放到零(相當(dāng)于切除了積分和微分作用,只使用比例作用)。
② 通過(guò)外界干擾或使PID調(diào)節(jié)器設(shè)定值作一階躍變化,觀察由此而引起的測(cè)量值振蕩。
③ 從大到小逐步把PID調(diào)節(jié)器的比例度減小，看測(cè)量值振蕩的變化是發(fā)散的還是衰減的，如是衰減的則應(yīng)把比例度繼續(xù)減小；如是發(fā)散的則應(yīng)把比例度放大。
④ 連續(xù)重復(fù)②和③步驟,直至測(cè)量值按恒定幅度和周期發(fā)生振蕩,即持續(xù)4-5次等幅振蕩為止。此時(shí)的比例度示值就是臨界比例度δk。
⑤ 從振蕩波形圖來(lái)看,來(lái)回振蕩1次的時(shí)間就是臨界周期Tk，即從振蕩波的第一個(gè)波的頂點(diǎn)到第二個(gè)波的頂點(diǎn)的時(shí)間。如果有條件用記錄儀，就比較好觀察了，即可看振蕩波幅值,還可看測(cè)量值輸出曲線(xiàn)的峰-峰距離，把該測(cè)量值除以記錄紙的走紙速度,就可計(jì)算出臨界周期Tk；如果是DCS控制或使用無(wú)紙記錄儀，在趨勢(shì)記錄曲線(xiàn)中可直接得出Tk。
 
臨界比例度法PID參數(shù)整定經(jīng)驗(yàn)公式

⑥計(jì)算所得的調(diào)節(jié)器參數(shù)輸入調(diào)節(jié)器后再次運(yùn)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)，觀察過(guò)程變化情況。多數(shù)情況下系統(tǒng)均能穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，如果還未達(dá)到理想控制狀態(tài)，進(jìn)需要對(duì)參數(shù)微調(diào)即可。

衰減曲線(xiàn)法
衰減曲線(xiàn)法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)通常會(huì)按照4：1和10：1兩種衰減方式進(jìn)行，兩種方法操作步驟相同，但分別適用于不同工況的調(diào)節(jié)器參數(shù)整定。

4：1衰減曲線(xiàn)法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)
純比例度作用下的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在比例度逐漸減小時(shí)，出現(xiàn)4:1衰減振蕩過(guò)程，此時(shí)比例度為4：1衰減比例度δs，兩個(gè)相鄰?fù)虿ǚ逯?/span>間的距離為4:1衰減操作周期TS，如下圖所示



4：1衰減曲線(xiàn)法整定PID參數(shù)步驟
①在閉合的控制系統(tǒng)中,將PID調(diào)節(jié)器變?yōu)榧儽壤饔?比例度放在較大的數(shù)值上。
② 系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定后，通過(guò)外界干擾或使PID調(diào)節(jié)器設(shè)定值作一階躍變化，觀察記錄曲線(xiàn)的衰減比。
③ 從大到小改變比例度，直至出現(xiàn)4:1衰減比為止，記下此時(shí)的比例度δs(叫4:1衰減比例度)并從曲線(xiàn)上得出衰減周期Ts(在4∶1曲線(xiàn)中為峰-峰時(shí)間)。對(duì)有些控制對(duì)象，控制過(guò)程進(jìn)行較快，難以從記錄曲線(xiàn)上找出衰減比。這時(shí)只要被控量波動(dòng)2次就能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，可近似認(rèn)為是4:1的衰減過(guò)程，其波動(dòng)1次時(shí)間為T(mén)s。
④ 得到了衰減比例度Ps和衰減周期Ts后，就可根據(jù)表中的經(jīng)驗(yàn)公式求出PID調(diào)節(jié)器的PID參數(shù)。
4:1衰減曲線(xiàn)法PID參數(shù)整定經(jīng)驗(yàn)公式

⑤比例度放在比計(jì)算值略大的數(shù)值上，逐步引入積分和微分作用。
⑥將比例度降至計(jì)算值上，觀察運(yùn)行，適當(dāng)調(diào)整。
昌暉儀表溫馨提示：4：1衰減曲線(xiàn)法會(huì)導(dǎo)致測(cè)量值超過(guò)其設(shè)定值并在其附近振蕩幾次，對(duì)于很多過(guò)程不允許超調(diào)這種方法。

10：1衰減曲線(xiàn)法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)
在部分調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，由于采用4:1衰減比仍嫌振蕩比較厲害，則可采用10：1的衰減過(guò)程，如下圖所示。這種情況下由于衰減太快，要測(cè)量操作周期比較困難，但可測(cè)取從施加干擾開(kāi)始至第一個(gè)波峰飛升時(shí)間Tr。

 

10:1衰減曲線(xiàn)法整定調(diào)節(jié)參數(shù)步驟和4:1衰減曲線(xiàn)法完全一致，僅采用的整定參數(shù)和經(jīng)驗(yàn)公式不同。
 
10:1衰減曲線(xiàn)法PID參數(shù)整定經(jīng)驗(yàn)公式

衰減曲線(xiàn)法比較簡(jiǎn)便,適用于一般情況下的各種參數(shù)的控制系統(tǒng)。但對(duì)于干擾頻繁，記錄曲線(xiàn)不規(guī)則，不斷有小擺動(dòng)時(shí)，由于不易得到正確的衰減比例度δs和衰減周期Ts，使得這種方法難于應(yīng)用。

傳統(tǒng)整定方法關(guān)注克服不可測(cè)階躍擾動(dòng)時(shí)的峰值和累積偏差。臨界比例度法和衰減曲線(xiàn)法這種積極但魯棒性不足的整定方法不適合處理實(shí)際問(wèn)題或?qū)崿F(xiàn)其他控制目標(biāo)。整定結(jié)果存在增益大、積分時(shí)間短的問(wèn)題，不可避免地在系統(tǒng)中引起振蕩，難以使系統(tǒng)達(dá)到整體性能最佳的控制目標(biāo)，不適合大多數(shù)化工應(yīng)用。最近的Lambda整定方法關(guān)注增加魯棒性、最小化非線(xiàn)性、耦合和振蕩影響并滿(mǎn)足其他過(guò)程目標(biāo)：最大化吸收干擾的緩沖罐液位控制，比值控制的回路協(xié)調(diào)和串級(jí)控制中底層回路的設(shè)定值響應(yīng)等。