01

什么是PID调整?

在 PID控制中,操纵变量是通过组合 P(比例)、I(积分)和 D(微分)函数来确定的。

通过改变决定其功能的 PID常数,例如比例带、积分时间和微分时间,温度接近目标值的过程也会随之改变。

PID 参数整定是利用这种关系来逼近所需控制响应的过程。

这不是寻找“正确的PID常数”的任务。

当我们谈到 PID 参数调整时,似乎每台设备都有一个“正确的 PID常数”。

然而,重要的控制响应取决于目标是尽快达到设定温度还是尽量减少超出。

此外,即使使用相同的设备,如果设定温度、负载和材料等操作条件发生变化,控制响应也可能会发生变化。

在开始 PID 参数整定之前,重要的是要明确“你想改进当前控制的哪些方面”。

02

在调整PID之前,确定PID是否真的是原因

温度控制不理想并不一定意味着问题出在PID常数上。在修改PID参数之前,请检查整个控制回路。

PV是否正确?

首先需要确认的是PV值。如果温度传感器未能正确测量控制的目标对象,那么即使利用该PV值来调整PID,也无法获得预期的结果。

检查传感器的安装位置、插入深度、响应、周围的热影响、传感器和布线的状态等。

MV是如何工作的?

接下来想确认的是MV。如果你只看PV,你只知道“温度不会上升”的事实。

但是,如果PV没有上升到设定值而MV在100%附近的话,就可以知道调节仪已经要求了很大的操作量。

在这种情况下,除了 PID常数之外,还需要检查加热器容量、热损失、负载和其他因素。

设备是否按照MV运行

即使调节仪发出适当的MV,如果操作量没有反映到实际的设备中,温度也不会像预期的那样变化。

如果设备使用电加热器,控制回路包括晶闸管调节器和固态继电器等操作装置、电源和加热器本身。

驾驶条件没有变化吗?

如果控制状态在之前稳定之后发生变化,请检查物料、输入量、流速、设定温度、环境温度以及门的开启/关闭等条件是否发生了变化。

即使 PID常数相同,如果控制系统的条件发生变化,响应也可能发生变化。

03

在PID调整中一起查看PV和MV

在PID调整中,不仅要查看PV,还要尽可能在同一时间轴上查看MV。

从PV中可以看出

通过查看 PV(百分比视图),您可以检查 SV超出视图)接近 SV 的速度、过冲、摆动、稳定时间、偏移修正等等。

PV 是用于查看控制结果的信息。

从MV中知道的事情

通过查看视频记录(MV),我们可以看到控制系统需要进行哪些操作才能达到该结果。

PV状态 MV状态 首先想要考虑的事情
温度上不去。 100%附近 检查加热器容量,操作设备,热损失,负载等
温度上不去。 没有充分上升 检查PID设置和其他控制设置。
在SV附近上下移动 MV也大幅上升和下降 让我们详细了解一下基于PID的控制操作。
在SV附近上下移动 MV相对稳定 检查干扰和设施方面的变化

认为“当PV像这样移动时,MV如何工作?”而不是“改变PID,因为PV很奇怪”导致分离原因。

04

应该观察控制波形的哪个部分?

在 PID 参数整定中,通过观察 PV 和 MV 随时间的变化来评估控制状态。

查看项目 确认
上升 以多快的速度接近SV?
超出 PV超过SV的程度
鸭舌草 SV附近是否有持续的周期性振荡
整定时间 需要多长时间才能稳定下来?
偏移修正 稳定后SV和PV之间是否存在差异
MV 此时控制装置正在执行多少操作?

判断控制质量时,切勿仅凭单一指标。例如,试图加快上升时间可能会导致过超出严重;可能需要综合考虑多个评估项目。

05

启动慢

“温度难以达到设定温度”是调整PID参数时常见的现象。然而,首先要检查的不是PID常数,而是MV(运动体积)。

MV已经很大

MV出现到100%附近,PV的上升却很慢的话,调节仪已经要求大加热了。

在这种情况下,我们需要检查加热器容量、电源、运行设备、热损耗、控制对象的热容量、负载等。

改变PID常数不会超过可用的加热能力本身。

如果MV有空间

如果 PV 值与 SV 值相差甚远,但 MV 值上升不足,则值得检查 PID 设置和其他控制设置。

不要认为“温度上升缓慢=增加PID”,同时检查PV和MV。

06

超出很大。

页面浏览量 (PV) 暂时超过网站浏览量 (SV) 的现象称为超出。

PID调整不只是“超过多少°C”,而是如何超过SV。

  • 迅速上升并大大超过
  • 当我慢慢接近SV时,我超越了它
  • 超过后马上就稳定了
  • 超过后也重复上下

即使超出相同,波形特征也可能不同。我们不能仅仅根据“超出=改变某个PID常数”这样的单一规则来判断,而是应该通过观 察PV和MV波形来探究其原因。

07

鸭舌帽

鸭舌帽是PV在SV附近周期性地上下反复的状态。

即使温度接近设定值,如果温度持续上下波动,则可能无法实现稳定控制。

PV和MV都振动很大

控制装置的运行本身可能存在显著波动。我们将详细分析PID功能与波形之间的关系。

MV稳定但PV振动

如果MV变化不大,但是PV变化,请检查PID以外的因素,例如干扰和设备侧的变化。

即使有相同的症状“狩猎”,要检查的地方也会根据PV和MV之间的关系而改变。

08

即使接近设定值也不稳定

即使PV接近SV,它也可能在很长一段时间内上升和下降,并且很难稳定下来。

我们现在要检查的是“建立时间”。建立时间是指从控制开始到光伏电池稳定在稳定电压附近所需的时间。

在这里,有必要分别考虑是“到达SV很晚”还是“到达SV后稳定很长时间”。

如果是前者,设备能力等也有关系。在后一种情况下,详细检查PV/MV在设定值附近的移动,包括PID设置和干扰。

09

偏移修正依然存在

偏移修正是指即使控制稳定后,SV 和 PV 之间仍然存在的稳态差异。

仅使用P操作需要一定程度的偏差才能维持操纵变量,这可能导致残差偏移修正。I操作用于减少这种持续偏差。

但是,不要因为SV和PV之间存在差异而立即更改I,还要检查传感器,设置,输出的上限/下限,设备是否实现了必要的操作等。

10

更改PID常数基本原则

在PID调整中,“能够在更改之前和之后进行比较”比更改本身更重要。

澄清更改的内容

当 P.I.D. 发生改变时,系统会记录哪个参数发生了改变,从哪个值改变到哪个值。

不要一次改变太多

如果大幅更改PID参数(常数),控制,响应也可能发生显著变化。控制,应一边确认被控对象和调节器的规格,一边分阶段进行调整。

比较所有条件

如果在改变 PID常数之前和之后,SV、负载、物料量、初始温度和环境条件发生了显著变化,则很难确定波形差异是否是由于 PID 变化引起的。

记录协调结果

条目 记录的内容
SV 设置值
P 修改前/修改后
I 修改前/修改后
D 修改前/修改后
操作条件 负载、材料、初始状态等
更改前 波形特征
更改后 改善的地方·恶化的地方
判断 继续、重新调整、撤消等

通过记录,可以更轻松地将PID调整作为比较更改和结果的任务,而不是直觉。

11

如果调整PID后问题仍然存在

如果更改PID不会产生预期的响应,请再次检查PID以外的其他因素。

SENSOR

传感器

我们将检查我们想要控制区域是否测量正确。

HEATER

加热器

确认是否有必要的加热能力。

ACTUATOR

操作设备

确认是否实际执行了与MV相应的操作。

THERMAL CAPACITY

热容

确认设备和对象物本身的温度变化是否需要时间。

DEAD TIME

浪费时间

检查操作与PV影响之间的延迟。

DISTURBANCE

干扰

确认材料投入、门开关、流量、周围环境等的变化。

根据设备特性,与其继续进行 PID 调整,不如考虑整个控制系统配置,例如级联控制。

12

如何自动确定PID常数

有些控制器提供自动自整定功能,当您需要从头开始确定 PID常数,该功能非常有用。

在自整定中,PID常数是通过控制系统的响应来确定的。

然而,由于计算出的 PID常数在所有运行条件下可能并非最优,因此在实际运行条件下验证控制响应非常重要。

什么是自整定?自动调整PID常数的机制和注意事项。

Practical Examples

让我们来看一个关于CHINO

这是PID调整的一般想法。

CHINO已发布基于 DB 系列和 KP 系列的特定温度控制波形的“8 种 PID 调节方法”。

您可以查看 PID 参数变化时波形如何变化的具体示例,包括温度波动、超出和稳定时间。

所示的PID参数值是基于实验数据的示例。实际控制响应会因所用设备和运行条件而异。

查看8种PID调整方法

Next

PID调整后需要了解什么?

FAQ

常见问题

什么是PID调整?

PID 参数整定涉及在观察实际控制响应的同时调整 PID常数(如 P、I 和 D),以达到期望状态。

PID调整只看PV就可以了吗?

不仅查看PV数据,同时查看MV数据,控制就能了解设备需要进行何种程度的操作,从而更容易区分是PID问题还是设备本身的问题。

温度上升慢的情况下,变更PID就可以了吗?

PID不一定是原因。如果MV已经很大,还需要检查加热器容量、热损失、操作设备、负载、热容量等。

如果出现超出,我应该更改哪些PID常数?

由于需要检查的内容会根据过超出波形和音乐视频的运动而有所不同,因此仅凭一种修改方法无法做出判断。

即使调整了PID也没有改善的情况下要怎么办好呢?

传感器、加热器、操作设备、热容量、无效时间、干扰等,控制需对整个回路进行确认。根据设备特性,有时也可能需要考虑采用其他控制配置。

返回到PID的工作原理。

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