PID参数整定方法

本文介绍一种PID参数整定方法：趋势读定法。趋势读定法尽量避免高深的理论和公式，初学者只要了解自动化系统的构成、PID最基本概念和时间比例积分三要素作用的趋势图就可以整定PID参数，趋势读定法对PID参数整定初学者和经验丰富的PID参数整定高手都有极大的帮助，可轻松帮助大家完成单回路调节系统、串级调节系统和复杂控制系统的PID参数整定，让控制系统达到最佳控制效果。PID参数整趋势读定法三要素：设定值、被调量、输出。三个曲线缺一不可。串级系统参照这个执行。这个所谓的趋势读定法，其实早就被广大的自动维护人员所掌握，只是有些人的思考还不够深入，方法还不够纯熟。这里我把它总结起来，大家一起思考。
提前声明；这些物理意义的分析，非常简单，非常容易掌握，但是你必须要把下面一些推导结论的描述弄熟弄透，然后才能够进行参数整定。
在介绍PID参数整定之前，先介绍一下自动调节系统的构成。
1、被调对象
也叫被调量，包括压力、温度、水位、流量、浓度、功率、转速、电压、电流、含量、位移、方向、比例等。电厂常用的是压力、温度、水位、转速、功率。
2、调节器
最初是单回路调节器，后来发展到串级调节系统。现在一般书上把串级调节系统也叫做双回路。副调（外给定PID调节器）叫做内回路，主调（单回路调节器）叫做外回路，合称双回路。
这种叫法不大合适。为什么呢？因为当时只考虑到了两个PID串在一起组成一个调节系统，却没有考虑到两个PID不串在一起，却仍旧是一个调节系统的情况。所以给现在的表述造成困难。当时的标准：两个PID不串在一起，就是两个调节系统。不一定的。比如两个互为备用的系统，控制的是一个被调量。有人说是两套系统，不妥。也有两个串级之间相互切换的，比如两个给水泵互为备用，调节汽包水位。它们都是控制一个被调量，应该算做一个调节系统。
更为复杂的，电厂的自控人员都知道协调系统。严格来说，协调包括了两套调节系统：功率回路和汽压回路。可是一般都说协调，基本上都说在一起了。当然，协调系统说成两个系统也未尝不可，毕竟它们各有各的被调量。
3、执行机构
执行机构应该包括执行器和阀门两大部分，分类很多。
观察曲线是发现问题的最方便的办法。
现在dcs系统或无纸记录仪功能很强大，想收集什么曲线就收集什么曲线，只要这个测点被引入DCS。最初可不是这样的。20世纪90年代初笔者用的是DDZ-Ⅱ型调节器，后来是MZ-Ⅲ组件型调节系统，再后来是KMM调节器，后来才有了集中控制系统，再后来有了DCS。前三种都不能显示曲线的。只能靠两只眼睛盯着指针或者数字，根据记忆去判断调节曲线，那个费劲啊!
趋势读定法整定PID参数到底要观察哪些曲线呢？对于单回路控制系统我们要收集的曲线有：①设定值（作为比较判断依据）；②被调量波动曲线；③ PID输出。
就这么简单。如果是串级调节系统，我们要收集：①设定值（作为比较判断依据）；②被调量波动曲线；③ 主调PID输出；④副调的被调量曲线；⑤ PID输出曲线。
为什么不收集副调的设定值了？因为主调的输出就是副调的设定啊。
在一个比较复杂的调节系统中，副调的被调量往往不只一个，就有几个收集几个。只有收集到了这些曲线后，你才能根据曲线的波动状况进行分析。
还有的调节系统更加复杂。投不好自动，总要去分析其原因，看看有什么干扰因素存在其中，你怀疑哪个因素干扰就把哪个曲线放进来。一般的DCS都支持8组曲线在一个屏幕中，如果放不下，你就考虑怎么精简吧。
不过现在咱们还没有到个地步，复杂调节系统在后面介绍。自动调节系统，最见功夫的，最考验能力的也就是PID参数整定了。照着下面的要求去做，一步步训练下去，保证你也成为整定PID的行家里手。