過程控制中95%以上的控制回路是PID型
2023年01月04日 08:42:12
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PID調節器有幾個重要的功能：它提供反饋；具有通過積分作用消除穩態偏移的能力；它可以通過微分作用預測未來。PID調節器對于許多控制問題是足夠的，特別是當過程動態是良性的和性能要求是適度的。PID調節器在所有行業中都有大量存在。有許多不同的形式。在一個或幾個回路的盒子里有獨立的系統，每年制造成千上萬個。PID控制是分布式控制系統的重要組成部分。調節器也嵌入在許多特殊用途的控制系統中。在中95%以上的控制回路是PID型的，大多數回路實際上是PI控制。PID控制的許多有用特性由于被認為是商業機密而沒有被廣泛傳播。典型的例子是無擾模式切換和抗積分飽和技術。
PID控制常與邏輯、時序機、選擇器和簡單的功能塊相結合，構建用于能源生產、運輸和制造的復雜自動化系統。許多復雜的控制策略，如模型預測控制，也采用層次結構來組織。層采用PID控制；多變量控制器將設定值給予較低級別的控制器。因此，PID調節器可以說是控制工程的“面包和黃油”。它是每個控制工程師工具箱中的重要組成部分。
經過電子管、晶體管、集成電路，PID調節器經受住了從氣動到微處理器等諸多技術變化的考驗。微處理器對PID調節器產生了巨大的影響。實際上，今天所有的PID調節器都是基于微處理器。這就提供了提供額外功能的機會，比如自整定、增益調度和連續自適應。這些領域的術語還不完善。在書本中，是指調節器參數根據操作人員或外部信號的需求自動整定，而自適應是指調節器的參數不斷更新。今天宣布的新的PID調節器有一些自整定的能力。整定和自適應可以通過許多不同的方式來實現。事實上，簡單調節器已經成為控制領域許多新思想的試驗臺。
一大批儀器和工藝工程師熟悉PID控制。在安裝、整定和使用調節器方面有一個成熟的實踐。盡管如此，改進PID控制仍有很大的潛力。這方面的證據可以在任何行業的控制室中找到。許多調節器處于手動模式，而在那些處于自動模式的調節器中，微分作用經常被關閉，原因很簡單，因為它很難正確地整定。性能差的關鍵原因是閥門和傳感器的設備問題，以及糟糕的PID參數整定實踐。閥門的問題包括通徑錯誤、滯后和粘連。測量問題包括：抗混疊濾波器差或沒有；“智能”傳感器過濾過度，噪音過大，校準不當。可以做出實質性的改進。對改進質量的要求強調了改進的激勵，這在ISO9000等標準中得到了體現。知識和理解是提高控制回路性能的關鍵因素。需要有特定的工藝知識以及PID控制知識。
作者：馮少輝博士(現從事*控制工作，有一線十幾年工作經歷，真正理論聯系實際的過程控制專家)
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