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PID控制说明

   目前的调节器的动态特性一般由三种典型调节作用组成,它们是比例、积分和微分作用,即P、I、D作用。即使DCS应用于电厂以后,PID(规律)仍然是主要的控制器。

  在最基本的热工自动控制系统中,自动调节器和被控对象组成一个相互作用的闭合回路。在这种系统中,调节器根据被控量Y与设定值Z的偏差信号e,而使执行机构按一定的规律动作,从而引起控制机关位置m的变化。

1、比例作用(P作用)

  比例作用的动态方程为m=ke,K称为比例系数,δ=1/k 称为比例带。

  比例作用的规律是,偏差e愈大,控制机关位移量m也愈大,偏差e 的变化速度 快,控制机关的移动速度也快。

  当采用P作用调节器时,控制机关位置m与被控量或相关变量的数值之间必然存在着一一对应的关系,因此,在不同负荷时(即对应不同的控制机关位置),被控量与设定值之间的偏差也不同,也就是说,调节过程结束时,被控量总是有偏差的。合适确定比例带,一般总能使系统达到稳定,δ 越大,对提高稳定性愈有利,但调节过程速度放慢,静态时被控量与设定值偏差也增大。

2、积分作用(I作用)

  积分作用的动态方程式为 m=∫e·dt ,从该式可以看出,如果被控量不等于给定值,即 e ≠0 ,执行机构就不会停止动作,只有在 e =0,即偏差消失时,执行机构才停止动作,因此,调节过程结束时,被控量必定是无差的。

  在调节过程中,积分作用也存在着不合理的一面,即如果参数整定不当,会使调节过程发生振荡。

3、微分作用(D作用)

  微分作用的动态方程式是 m=de/dt ,从上式可以看出,调节过程结束时,偏差e不应再不会,de/dt 必须等于零,所以控制机构位置不会有变化,这样就不能适应负荷的变化,因此,仅有微分作用是不能执行控制任务的。

  但微分作用的特点是其控制作用与偏差的变化速度成正比。在调节过程的开始阶段,被控量Y虽然偏离设定值不大,但如果其变化速度较快,微分作用可以使执行机构产生一个较大的位移。也就是说D作用比P、I作用超前,它加强了控制作用,限制了偏差的进一步增大,所以微分作用可以有效地减少动态偏差。

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