單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,PID,參數(shù)整定原理培訓,2,什么是,PID,控制,?,它是比例、積分和微分控制的簡稱：,Proportional-Integral-Differential Controller,反饋控制根據偏差進行的控制,作用：使被控對象,(,如罐子液位、溫度等,),的值保持在一定范圍PID,調節(jié)器,閥門,被控對象,測量變送器,設定值,偏差,PID,調節(jié)概述,1,、純比例調節(jié)器,純比例調節(jié)器的輸出與輸入成比例，即：,其中,K,為比例系數(shù)，,P,為過程值，,S,為設定值，則有：,一般而言，設定值為常數(shù)，對上式求導，有：,也有用增益的倒數(shù)表示,=1/k,(,稱為比例,帶,),；若測量儀表,的量程為,100,則,50%,就表示被調量需要變化,50,才能使調節(jié)閥從全關到全開K,越小，,值越大，作用越弱；,K,越大，,值越小，作用越強通過上述兩式，對于一個純比例調節(jié)系統(tǒng)，在設定值不變的情況下，我們可以得到如下幾點結論：,對于正作用的調節(jié)器，調節(jié)器輸出曲線與被調量曲線波峰、波谷出現(xiàn)在同一時刻，其走勢完全一致；,對于反作用的調節(jié)器，被調量的曲線出現(xiàn)波谷時，調節(jié)器輸出曲線出現(xiàn)波峰；被調量的曲線出現(xiàn)波峰時，調節(jié)器輸出曲線出現(xiàn)波谷，其走勢完全相反；,被調量變化是調節(jié)器輸出變化的充要條件；,純比例調節(jié)是有靜態(tài)偏差,(,與期望值有偏差,),的調節(jié)。

純比例調節(jié)器,2,、純積分調節(jié)器,積分作用存在的情況下，只要調節(jié)器的輸入偏差不等于零，調節(jié)器的輸出就會一直累積下去純積分調節(jié)器的輸出與輸入關系如下：,其中,Ti,為積分時間，,P,為過程值，,S,為設定值對上式兩邊同時求導，有：,當設定值為常數(shù)的情況下，通過上述式我們可以得到關于純積分調節(jié)器的如下結論：,對于正作用的調節(jié)器，偏差大于,0,時，調節(jié)器輸出增大，偏差小于,0,時，調節(jié)器輸出減小，反作用的調節(jié)器則反之；,調節(jié)器輸出的變化率與偏差的絕對值有關，偏差的絕對值越大，調節(jié)器的輸出變化越劇烈，其曲線波形越陡峭偏差達到極值時，調節(jié)器輸出的變化趨勢不變，速率開始減緩；,偏差等于零時，調節(jié)器輸出達到極值，即其曲線達到波峰或波谷，無論被調量如何變化，調節(jié)器輸出始終不會出現(xiàn)顯著的階躍變化；,只要偏差存在，調節(jié)器的輸出就會變化，直至消除偏差為止，因此從理論上講，純積分調節(jié)是無差的調節(jié)純積分調節(jié)器,3,、微分調節(jié),微分調節(jié)一般只與偏差的變化成比例，偏差變化越劇烈，調節(jié)輸出作用越強從而及時抑制偏差增長，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性微分調節(jié)主要用于調節(jié)對象有大的傳遞滯后和容量滯后例如溫度與大容量液位）,微分一般用微分時間表示，單位,S,，用,TD,表示。

在實際使用過程中，值越大作用越強增大微分時間,D,有利于加快系統(tǒng)的響應速度，使系統(tǒng)超調量減小，穩(wěn)定性增加，但系統(tǒng)對擾動的抑制能力減弱要注意，微分調節(jié)器不能單獨作用，必須配合使用，并且微分調節(jié)無法消除余差，只對偏差變化速度有反應，與偏差大小無關對參數(shù)調整實行先比例、后積分，再微分的整定步驟微分調節(jié),通知單內容：,2016-03-01 8TEP006RF,頻繁觸發(fā),8TEP568KA,報警，懷疑,8TEP408VN,調節(jié)性能不佳，請?zhí)幚砗藢嵹厔萑缦聢D,1,：核實為,8TEP408MT,溫度低于,35,時，觸發(fā),568KA,報警如下圖（二）為現(xiàn)場制硼工藝蒸發(fā)段,:002EV,為蒸發(fā)器，,006RF,為冷卻器，硼酸溶液排放至,007BA,，汽水分離后的蒸餾水排放至,005,和,006BA,系統(tǒng)打循環(huán)，一段時間排放硼酸溶液，一段時間排放蒸餾水；排放蒸餾水期間關閉,290VN,，導致閥門不處于自動調節(jié)狀態(tài)現(xiàn)場工藝結合,圖（一）：,8TEP408MT,趨勢圖,圖（二）：制硼蒸發(fā)工藝,實例分析,1.1,現(xiàn)象描述,2012,年,6,月,11,日，寧德核電,1,號機凝汽器水位投入自動調節(jié)控制，但當,1CEX022VD,（凝汽器補水閥）投入自動后，出現(xiàn),1CEX022VD,全開全關且凝汽器水位震蕩、閥門頻繁全開全關的現(xiàn)象，如圖,1,所示。

其中調節(jié)器的比例系數(shù)（,Kp,）為,2.25,、積分時間（,Ti,）為,10,、微分時間（,Td,）為,0,且為反作用1,、凝汽器水位控制震蕩問題分析,圖,1,凝汽器水位投入自動控制后趨勢,寧德核電,1,號機凝汽器水位控制原理圖如圖,2,所示：,在圖,1,中對凝汽器水位投自動后一個周期的趨勢進行分析，如圖所標注的,1,、,2,、,3,、,4,時間段趨勢其中凝汽器水位的設定值為,900mm,，被標注的趨勢線為凝汽器水位測量值，其中,A,、,F,點為分析時間段內凝汽器水位測量值的波峰，,C,點為波谷，,B,、,E,點水位測量值等于設定值分析此現(xiàn)象的大體思路為：先將調節(jié)器的比例作用、積分作用單獨進行分析其對調節(jié)器輸出的影響，然后再將兩者進行整合，根據調節(jié)器的輸出趨勢，判斷哪個的作用更強首先分析圖,3.2.1,中的,第,4,時間段,，水位測量值在,A,點（波峰）時，此時因水位測量值變化率,0,，根據之前純比例、純積分作用對調節(jié)器輸出影響的分析，在設定值不變的情況下，比例作用此時圖將出現(xiàn)拐點，即由之前使調節(jié)器輸出減?。P閥）變?yōu)槭拐{節(jié)器輸出增加（開閥）；積分作用的變化率最大且其作用使調節(jié)器的輸出減?。P閥）（因為水位測量值大于設定值），但因調節(jié)器的輸出（閥位指令）此時已經為,0%,，根據調節(jié)器自身的設計，當,調節(jié)器輸出達到上下限時切除積分作用，所以此時積分作用是切除的。

隨后水位測量值開始下降，因調節(jié)器為反作用，所以比例作用會使調節(jié)器的輸出增加（開閥）但只要調節(jié)器的輸出增加，其輸出離開下限，積分作用開始起作用且使調節(jié)器的輸出減小，因為,此時積分作用比比例作用強，所以閥門馬上又會關閉，關閉后積分作用又會被切除，如此循環(huán)，所以出現(xiàn)了,4,時間段內調節(jié)器的輸出（閥位命令）出現(xiàn)毛刺的現(xiàn)象,直到快到,B,點前的某一時刻，此時由于比例作用比積分作用強,，調節(jié)器的輸出（閥位命令）開始慢慢增加，閥門開始慢慢開啟，此閥門開啟的時間點離,B,點太近是由于積分作用過強導致的在,B,點前后調節(jié)器的輸出（閥位命令）出現(xiàn)一段平滑的趨勢是因為水位測量值與設定值的偏差處于死區(qū)范圍內調節(jié)器的輸出保持不變接著分析,第,3,時間段,，水位測量值在,B,點時，因此時偏差,=0,，所以積分作用的變化率為,0,，是積分作用出現(xiàn)拐點的時刻即由之前使調節(jié)器輸出減?。P閥）變?yōu)槭拐{節(jié)器輸出增加（開閥）因水位測量值此時還是下降的，所以比例作用還是使調節(jié)器的輸出增加但過了,B,點出現(xiàn)了調節(jié)器的輸出（閥門命令）急劇增加，且閥門出現(xiàn)全開的現(xiàn)象，此時是因為過程值小于設定值，所以積分作用使調節(jié)器的輸出（閥門命令）增加,，與比例作用相加后產生了此時的現(xiàn)象。

所以從這一點我們能夠看出，當積分作用使調節(jié)器的輸出（閥門命令）增加后，閥門命令命令就急劇增加至全開，是典型的積分飽和現(xiàn)象，所以此現(xiàn)象是由于積分作用過強導致的從另外一方面閥門在全開和全關位置停留的時間過長這個現(xiàn)象，我們也可以看出此調節(jié)器的積分作用過強1,和,2,時間段的分析同理,3,、,4,時間段，就不進行分析了1.2,原因分析,PID,參數(shù)整定培訓,PID,參數(shù)整定培訓,圖,2,凝汽器水位控制原理圖,從上述一個震蕩周期的分析，可以得出當,1CEX022VD,（凝汽器補水閥）自動投入后，出現(xiàn),1CEX022VD,全開全關且凝汽器水位震蕩現(xiàn)象是由于調節(jié)器的積分作用太強導致，得出此結論主要基于以下三個方面：,閥門開啟的時間點離,B,點很近；,過了,B,點出現(xiàn)了調節(jié)器的輸出（閥門命令）急劇增加，且閥門出現(xiàn)全開的現(xiàn)象；,閥門在全開和全關位置停留的時間過長PID,參數(shù)整定培訓,1.3,結論,PID,參數(shù)整定培訓,在,2012,年,12,月,7,日，將凝汽器水位調節(jié)器的積分時間由,10,修改為,310,，比例由,2.25,修改為,1,后，進行,5%,設定值擾動其趨勢如圖,3,所示1.4,后續(xù)行動,圖,3,調節(jié)器參數(shù)修改后設定值擾動趨勢,PID,參數(shù)整定培訓,2,、,1SRI060VD,投自動后震蕩問題分析,2.1,現(xiàn)象描述,2012,年,11,月,7,日，寧德核電,1,號機常規(guī)島閉路冷卻水流量投入自動調節(jié)控制，但當,1SRI060VD,（常規(guī)島閉路冷卻水流量調節(jié)閥）投入自動后，出現(xiàn),1SRI060VD,閥門震蕩、冷卻水流量波動的現(xiàn)象，如圖,4,所示。

其中調節(jié)器的比例系數(shù)（,Kp,）為,0.25,、積分時間（,Ti,）為,30,、微分時間（,Td,）為,0,且為反作用圖,4,常規(guī)島閉路冷卻水流量投入自動控制后趨勢,2.2,原因分析,寧德核電,1,號機閉路冷卻水流量控制原理圖如圖,5,所示：,在圖,4,中對常規(guī)島閉路冷卻水流量控制投自動后一個周期的趨勢進行分析，其中冷卻水流量設定值為,1800m3/h,，如圖所標注,A,、,B,、,C,、,D,、,E,、,F,，其中,A,、,E,點為分析時間段內閉路冷卻水測量值的波峰、,C,點為波谷；,B,、,F,點調節(jié)器輸出（冷卻水流量調節(jié)閥命令）的波谷、,D,點為波峰從圖,4,中可以看出如下現(xiàn)象：,冷卻水流量出現(xiàn),A,、,E,點的時刻分別與調節(jié)器輸出（冷卻水流量調節(jié)閥命令）出現(xiàn),B,、,F,點的時刻幾乎一致；,冷卻水流量出現(xiàn),C,點的時刻與調節(jié)器輸出（冷卻水流量調節(jié)閥命令）出現(xiàn),D,點的時刻幾乎一致由于調節(jié)器為反作用，可以看出上述現(xiàn)象與純比例調節(jié)器特征基本一致即被調量的曲線出現(xiàn)波谷時，調節(jié)器輸出曲線出現(xiàn)波峰；被調量的曲線出現(xiàn)波峰時，調節(jié)器輸出曲線出現(xiàn)波谷PID,參數(shù)整定培訓,2.3,結論,從上述一個震蕩周期的分析，可以得出,1SRI060VD,（常規(guī)島閉路冷卻水流量調節(jié)閥）投入自動后，出現(xiàn),1SRI060VD,閥門震蕩、冷卻水流量波動的現(xiàn)象是由于調節(jié)器的比例作用太強導致。

PID,參數(shù)整定培訓,PID,參數(shù)整定培訓,2.4,后續(xù)行動,將調節(jié)器的比例系數(shù)由,0.25,修改為,0.01,，,Ti,由,30,修改為,15,后，進行,5%,流量的擾動試驗，試驗合格，未出現(xiàn)調節(jié)器輸出發(fā)散的現(xiàn)象，如圖,6,所示圖,6,調節(jié)器參數(shù)修改后的趨勢,1,、調節(jié)器參數(shù)整定前需要添加的曲線,單回路調節(jié)系統(tǒng)：設定值曲線、調節(jié)器輸出曲線、被調量曲線；例如凝汽器水位調節(jié)系統(tǒng)需添加凝汽器水位設定值、凝汽器水位測量值、調節(jié)器輸出（閥門命令）三條曲線串級調節(jié)系統(tǒng)：主調節(jié)器設定值曲線、主調節(jié)器被調量曲線、主調節(jié)器輸出曲線、副調節(jié)器被調量曲線、副調節(jié)器輸出曲線例如穩(wěn)壓器水位調節(jié)系統(tǒng)需添加穩(wěn)壓器水位設定值、穩(wěn)壓器水位測量值、主調節(jié)器的輸出（副調節(jié)器設定值）、下泄流量（前饋信號）、上充流量（副調節(jié)器過程值）、副調節(jié)器輸出（閥位指令）六條曲線PID,參數(shù)整定培訓,總結,2,、調節(jié)器參數(shù)設置時需考慮哪些因素,量綱對調節(jié)器參數(shù)設置的影響,因目前非安全級,DCS,系統(tǒng)未對被調量進行歸一化處理，所以在預設調節(jié)器參數(shù)時需考慮量綱的影響例如,GSS,系統(tǒng)的疏水罐液位控制，其液位使用的量綱為,mm,，比例系數(shù)不能設置的太大，否則出現(xiàn)擾動時，會使的閥門忽開忽關；而除氧器的液位控制，其液位使用的量綱為,m,，比例系數(shù)不能設置的太小，否則出現(xiàn)擾動時，閥門響應會很慢。

控制對象特性對調節(jié)器參數(shù)設置的影響,我們預設調節(jié)器參數(shù)時，需考慮被控對象自身的特性，例如,RCV,下泄壓力控制，下泄壓力對調節(jié)閥動作很敏感，所以在預設調節(jié)器參數(shù)時，應先把調節(jié)器的的比例積分作用由弱到強進行設置，避免投自動后下泄壓力的波動；再如凝汽器水位控制，凝汽器液位對調節(jié)閥的動作很不敏感，那么我們預設調節(jié)器參數(shù)時，積分作用就不能設置的太大，否則會出現(xiàn)閥門全開全關的現(xiàn)象PID,參數(shù)整定培訓,總結,3,、調節(jié)器參數(shù)整定過程中需要注意哪些事項,要熟悉調節(jié)系統(tǒng)的工藝流程，明確被控對象的保護定值；,與操作員保持良好的溝通；,預設完調節(jié)器參數(shù)后，進行擾動試驗。