PID調參的實用方法和經驗有哪些？

12-28

知道一些很有名的外國公司，其中比如電機調參，是有經驗的『老師傅』專門負責，換別人往往就不行，說明其中還是有門道的。這些門道，能否理論/框架化呢？

業界有個整定口訣：
參數整定找最佳，從小到大順序查。
先是比例後積分，最後再把微分加。
曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大。
曲線漂浮繞大彎，比例度盤往小扳。
曲線偏離回復慢，積分時間往下降。
曲線波動周期長，積分時間再加長。
曲線振蕩頻率快，先把微分降下來。
動差大來波動慢，微分時間應加長。
理想曲線兩個波，前高後低四比一。
一看二調多分析，調節質量不會低。

如果感覺上面這段順口溜信息量太大，請自行百度、谷歌各名詞的含義
如果感覺「原來調參就這點東西啊！」的童鞋請不要太過自信，實際情況會讓你明白「原來這點東西真的不簡單呀」

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PID調參一定要注意自己使用的場合和背景，切忌脫離實際。由於控制對象的不同，同一種PID控制方式在不同的場合，調參方式很可能完全不一樣。要想調的快，調的准，調的穩，就要下功夫多了解控制對象的內部結構、運作原理，盲人摸象式的盲目調試往往是事倍功半的。

修改於2015.2.12
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這個是四軸PID控制上經常用到的經驗，給題主參考一下，你就可以看出調參這個事情有多靠「經驗」

a）、積分時間置於最大

b）、微分時間置於最小

c）、和前面的比例、積分調節作用一樣改變比例度，求起振點。

d）、加大微分時間使振蕩停止，接著把比例度調得稍小一些，使振蕩又產生，加大微分時間，使振蕩再停止，來回這樣操作，直至雖加大微分時間，但不能使振蕩停止，以求得微分時間的最佳值，此時把比例度調得稍大一些直至振蕩停止。

e）、把積分時間調成和微分時間相同的數值一般情況下是沒有什麼問題的，如果又產生振蕩則加大積分時間直至振蕩停止。

關於PID調參方法和經驗，網上常式數不勝數，我挑幾個具有代表性的，也是我看過並保存過的，題主可以看一看

第一個：樓上所言——《自動控制的故事》/自動控制原理的故事
我是一口氣看完的，雖然很長，但是講的很有意思，對於一個經常被教科書折磨的孩子來說，看這種故事就像看到課外童話書一樣讓人興奮。

第二個：由入門到精通吃透PID
這個也是我看過的較為不錯的，講的很有意思，不像那種老學究的語氣看了讓人打瞌睡。不過後面的知識需要一定自控基礎。

第三：控制分為很多種，PID控制又分為很多種。雖說調參思想基本上都大同小異，但細分的話一些小技巧還是有差異的，比如說單P、PI、PD、PID控制這些可以根據你獲得的極限增益來確定kp，ki，kd的大概值，見——齊格勒。各種控制設備控制場合還還有各種小技巧，見「PID參數整定經典教材」或「PID參數整定教程」，輸入類似字眼就會出現一大堆資料。呵呵，這些東西我以前倒是看過不少，裡面內容都差不多，題主挑幾篇看看領會一下就可以了。另外很多工廠的老師傅有自己整定方法，如果你跟他們關係很好，說不定他們會教你。

基本方法就上述我提到的那些了，耐心看看的話對PID該怎麼調就會有個大致思路，具體到各個參數該怎麼確定，就要靠題主自己動手實踐摸索了，在下也是愛莫能助。

另外，還有一些比較高端點的整定方法。宗旨無非是為了讓參數的獲取更方便，控制更穩定，減小對（人）經驗的依賴程度（不過再怎麼理論怎麼數字化也會有人的經驗摻雜其中）。
1.如果控制對象的模型已經搞出來的話（非線性無模型的話就系統辨識一個），我們可以根據傳函零極點圖配合響應曲線推算出大概的參數，合適穩定的參數仍需經驗試湊。很多時候理論上這個值能用，實際操作中就不第一定能用。
2.用AI演算法（遺傳演算法、神經元網路演算法）求出最佳參數。
3.其他（待定）。
不過這幾個大多還處於理論上，實踐中應用較少，傳統的PID經驗試湊法仍佔據著非常重要的位置，也是目前應用最廣最常見的方法。

附上適合嵌入式開發的PID開源程序：
GitHub - alvinyeats/pid-control: C language version of Advanced PID Control and MATLAB Simulation
第一章翻譯基本完畢，使用MinGW編譯，附帶調好的可執行文件，可用於學習、研究，或者結合自己的控制系統進行改良。

偏過程式控制制的（其實一些規律是共通的）：

自動調節系統解析與PID整定

轉自：http://www.amazon.cn/%E8%87%AA%E5%8A%A8%E8%B0%83%E8%8A%82%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E8%A7%A3%E6%9E%90%E4%B8%8EPID%E6%95%B4%E5%AE%9A-%E7%99%BD%E5%BF%97%E5%88%9A/dp/B008AHEJIE

編輯推薦

《自動調節系統解析與PID整定》採用生動形象的語言，深入淺出地講解PID參數整定的方法和自動調節系統控制策略的制定，作者多年經驗助您成功。適用於化工、礦業、冶金、儀器儀錶等自動化技術人員。

作者簡介

白志剛，多年從事熱工自動化及相關的儀器儀錶工作，具有豐富的現場工作經驗。於2000年，用獨創的方法解決了汽包水位調節系統閥門曲線惡化的問題。他對帶有流量反饋信號的調節系統，有一套獨特的行之有效的經驗和方法；對自動調節系統的參數整定，有深刻的理解和豐富的經驗。2009年前後，他開始將自己的經驗總結後在網上發表，取得了熱烈的反響。在中國工控論壇、北極星電力技術論壇、中國電力聯盟等專業論壇上，他的帖子成為本專業最火爆的帖子。在網友的建議下，匯總總結成此書。

引子1
第一章 PID誕生記5
一、中國古代的發明6
二、沒有控制理論的世界8
三、負反饋10
四、控制論12
五、PID13
六、再說負反饋16
七、IEEE17
八、自動控制發展里程碑18
九、調節器19
十、再說PID21
第二章吃透PID23
一、怎樣投自動26
二、觀察哪些曲線27
三、幾個基本概念28
四、P——純比例作用趨勢圖的特徵分析29
五、I——純積分作用趨勢圖的特徵分析31
六、D——純微分作用趨勢圖的特徵分析33
七、比例積分作用的特徵曲線分析35
八、比例、積分、微分作用的特徵曲線分析37
九、整定參數的幾個原則39
十、整定比例帶41
十一、整定積分時間43
十二、整定微分作用44
十三、比例、積分、微分綜合整定47
十四、自動調節系統的質量指標51
十五、整定系統需要注意的幾個問題52
十六、整定參數的幾個認識誤區57
十七、趨勢讀定法整定口訣61
十八、先進控制思想62
第三章火電廠自動調節系統67
一、火電廠自動調節系統的普遍特點68
二、自動調節系統的跟蹤70
三、高低加水位自動調節系統72
1.基本控制策略72
2.自平衡能力73
3.隨動調節系統74
4.對於系統耦合的解決辦法75
5.幾個問題77
6.偏差報警與偏差切除79
四、汽包水位調節系統79
1.任務與重要性79
2.鍋爐汽包81
3.虛假水位82
4.汽包水位的測量82
5.影響汽包水位測量波動的因素84
6.汽包供需平衡對汽包水位的影響87
7.制定控制策略88
8.捍衛「經典」90
9.正反作用與參數整定91
10.特殊問題的處理方法95
11.變態調節96
五、過熱蒸汽溫度調節系統102
1.遲延與慣性102
2.過熱蒸汽溫度調節系統的重要性103
3.壓紅線104
4.干擾因素105
5.一級減溫水調節系統108
6.導前微分自動調節系統110
7.導前微分系統的參數整定111
8.串級調節系統與參數整定的思想誤區114
9.串級調節系統的參數整定116
10.修改控制策略，增加抑制干擾能力120
11.變態調節方案126
六、蒸汽壓力調節系統129
1.重要性129
2.干擾因素129
3.直接能量平衡130
4.參數整定131
5.調節周期的認識誤區133
七、協調系統136
1.重要性136
2.直接能量平衡公式137
3.間接能量平衡公式137
4.機跟爐138
5.機跟爐方式的參數整定139
6.爐跟機141
7.爐跟機方式的參數整定142
8.機爐之間的耦合與解耦143
9.再說PID的參數整定146
八、CFBFGD脫硫方式下的SO2排放濃度控制150
1.工作原理150
2.傳統控制策略設計152
3.調節裕度問題153
4.濃度溫度協調控制154
九、火電廠自動調節系統投入情況的思考155
1.自動調節系統檢查的現狀155
2.自動調節系統對電廠的經濟性安全性的影響157
3.自動調節系統設備及程序、參數的現狀159
4.難題與重點160
5.行業考核的主要參數164
第四章自動調節系統設備問題165
一、執行機構的種類166
二、執行器誤動作怎麼辦？167
三、閥門線性167
1.直線型168
2.等百分比型169
3.拋物線型170
四、汽包水位三取中還是三平均171
1.三取中的優劣172
2.三取平均的優劣172
3.故障切換172
五、汽包水位變送器測量誤差問題的消除173
六、磨煤機前軸承溫度異常缺陷分析及消除176
七、執行機構的選用與安裝178
1.角行程、直行程的墮走與制動178
2.執行機構的連接180

文摘

先把理論的事情放到一邊，先說說是誰先弄出一套真正的自動調節系統產品的吧。

大家都知道蒸汽機是瓦特發明的，可是實際上在此之前還有人在鑽研蒸汽推動技術。不嫌累贅的話，在此羅列一下研究蒸汽推動的歷史。沒有興趣的可以跳過不看。1606年，義大利人波爾塔（公元1538-1615年）在他撰寫的《靈學三問》中，論述了如何利用蒸汽產生壓力，使水槽中的液位升高。還闡述了如何利用水蒸氣的凝結產生吸力，使液位下降。在此之後，1615年法國斯科，1629年義大利布蘭卡，1654年德國發明家蓋里克，1680年荷蘭物理學家惠更斯，法國物理學家帕潘，隨後的英國軍事工程師托瑪斯，沙弗瑞都先後進行了研究。這些研究僅僅是初步探索階段，還用不到自動調節。1712年英國人托馬斯·紐考門（公元1663-1729年）發明了可以連續工作的實用蒸汽機。

可是為什麼我們都說蒸汽機是瓦特發明的，不說是紐考門發明的呢？因為他的蒸汽機沒有轉速控制系統，轉速不能控制的話，後果可想而知。紐考門的蒸汽機因為無法控制，最終不能應用。瓦特因為有了轉速控制系統，蒸汽機轉速可以穩定安全地被控制在合理範圍內，瓦特的名字就被寫到了教科書上。

從瓦特之後，工業革的的大門就打開了。我們記住了瓦特，一部分原因就是：他有了可靠的自動調節系統。否則，他的蒸汽機就沒有辦法控制，要麼轉速過低，要麼轉速過高造成危險事故。

瓦特之後的一段時間內，雖然工業革命發展迅速，自動調節系統也有了一個方法，可是沒有一個清晰的理論作指導，自動控制始終不能上一個台階。

1868年，英國物理學家馬克斯威爾（J.C.Maxwell）研究了小球控制系統，用微分方程作為工具，討論了系統可能產生的不穩定現象。在他的論文《論調節器》中，指出穩定性取決於特徵方程的根是否具有負的實部，並給出了系統的穩定性條件。Maxwell的工作開創了控制理論研究的先河。

沒那麼玄乎，這些什麼經驗大致是給調試設備的人看的，開發的人根據控制對象的類型不同就可以很輕易的確定如何去調參數。像電機這種雙閉環，一般肯定開始是外環先開環，調內環，內環調好再調外環。很幸運的是這倆環都是大致可以看作類似慣性環節這種會滯後一定程度會跟著輸入的情況，所以很容易去依照經驗去調。
假如控制對象是類似微分環節這種對象，可能原來的經驗就不起作用了，更別說是十分複雜的控制對象了。

最近一直在做四軸飛行器做個筆記吧

四軸地面站參數設置菜單中，有一項 PID 設置，對於沒接觸過 PID 的人來說，那完全是一頭霧水，一堆摸不著頭腦的數字。
PID 控制是自動化控制領域應用非常廣的控制方式，P 代表比例，I 代表積分，D 代表微分，它以感測器採集的數據作為輸入源，按預定的 PID 參數根據特定的公式計算以後輸出控制。

P 比例控制處理目前誤差，使設備儘快回到正確的位置；

I 積分控制處理過去累積誤差，眾所周知積分的實質是求和，將過去誤差記錄下來，測量值-誤差=較精確的值。

D 微分控制是對未來誤差的預測，

舉個形象的例子，一列即將到站的火車在快要到達站點的時候會切斷輸出動力，讓其憑藉慣性滑行到月台位置。假如設置火車以 100km/h 的速度在站前 1km 的地方切斷動力開始滑行，那麼這個 100 比 1 就是比例 P 的含義，P 越大，它在站前開始滑行的速度越快。滑行初始速度快的好處就是進站快。

但過快的初始滑行速度會導致火車在慣性的作用下衝過月台，這樣一來火車不得不進行倒車，但是因為 P 設置過大，倒車以後的滑行也會同樣使火車倒過頭了，這樣一來，就形成了一種反覆前行後退的震蕩局面。

而 P 設置小了，進站速度會變得非常緩慢，進站時間延長。所以設置一個合適的 P 值是 PID 調節的首要任務。由於 P 是一個固定的數值，如果將火車的速度與月台的距離用一個坐標圖理想化的表現出來的話，不考慮慣性及外力的作用，這兩者的關係呈現出來 P 調節的結果會是一條直線，斜線越陡，代表進站時間越短。

P 調節即比例調節，誤差越大則輸出越大，最終使設備回到正確的位置。

（PS：如果一個電熱器要使水溫保持在二十度，默認調節範圍為十度到二十度，如果當前溫度為十度則輸出為100%，使水溫儘快回到二十度）

上圖的 P 調節結果只是為了方便理解，在實際中是根本不可能出現的，PID 計算的結果也不是這樣子。不管怎樣，如果只有 P 調節，火車要麼設置一個比較低的 P 值以非常緩慢的速度到達目標月台，要麼就是過沖了，很難設置在速度與準確度之間求得平衡。

所以接下來該是應用D 微分控制了。根據上面舉的例子，假如 P 等於 100 的時候，火車
剛好能滑行到月台，所耗費的時間是 10 分鐘。但是對應一個自穩定性能要求很高的自動化系
統來說，這 10 分鐘的時間太長了，可不可以加快呢？

當然可以，這樣雖然會造成衝過月台，但我們可以通過剎車來控制，這裡的剎車實質就是D 微分控制。

我們把 P 加大到 120，讓火車司機駕駛火車在站前 1km 的地方以 120km/h 的速度開始減速滑行。

然後站前 500 米的時候踩一下剎車讓速度降為 80km/h。

站前 300 米再踩一下剎車讓速度降為 50km/h。

站前 100 米又踩一下剎車，讓速度降為 20km/h。

站前 10 米讓火車在較短的時間內滑行到月台準確的位置。

這樣一來，進站速度會大大加快，原來需要 10 分鐘的時間可能只需要 5 分鐘就行了。

這就是 D 的作用，我們權且把 D 理解為剎車吧，如果仍舊以坐標圖形象表達 D 對 P 調節的響，那就是 D 使 P 調節出來的一條直線變成了一條曲線，在 PID 公式中，D 的左右就是改變 P 的曲線，D 的數值越大，對 P 的影響也越大。

加入 D 後的曲線前期較陡，進站比較快，後期平緩，使得火車可以平穩準確的進站。

根據 PD 的這個關係，我們可以得出一個調節步驟：先把 D 置零，加大 P值，使飛行器適當過沖開始震蕩，然後增加 D 的數值，拉低 P 調節後期的作用，使過沖現象放緩，最終調到不過沖為止。

P 越大，飛行器傾斜後恢復的速度越快，表現為越靈敏，但過大會產生震蕩；

D 越大，調節越平緩，表現為越平穩，但 D 過大會使調節時間延長，表現為反映遲鈍。

（這裡的 D 指的就是 D 的數值，在一般的 PID 表述中，D 越接近 0，P 作用越大，這點需要注意一下）

最後是 I 的作用，I 是積分，是為了消除誤差而加入的參數，

假如上面的例子中，火車靠站以後，離最終的目標停止線還是差了 1 米，我們雖然也可以認為這是一次合格的停車，但這畢竟是誤差，如果我們認可了這 1 米的誤差，那在此基礎上火車第二次靠站就會有 2米的誤差了。

如此以往，誤差會越來越大，所以我們要把這個誤差記錄下來，當第二次進站的時候就可以發揮作用了，如果差了 1 米，火車駕駛員就可以在原來的 PD 調節基礎上進行I 積分，延遲 1 米輸出（或者提前），即 999 米開始減速，最終可以剛剛好到達停止線。

如果沒有 I 的作用，在多軸飛行器平台上的表現就是飛行器越來越傾斜，最終失去平衡。

I 的調節是建立在 PD 的基礎上的，PD 的改變都會影響 I 的效果，所以最終的調節步驟就是先調 P 確立靈敏度，接著調節 D 調整平穩度，最後調節 I 確定精度。

自動控制原理的故事（挺有意思的故事）
死區 dead band 講得很形象

夏天了，室內溫度設在28度，實際溫度高於28度了，空調機啟動致冷，把房間的溫度降下來；實際溫度低於28度了，空調機關閉，讓房間溫度受環境氣溫自然升上去。通過這樣簡單的開關控制，室內溫度應該就控制在28度。

不過這裡有一個問題，如果溫度高於28度一點點，空調機就啟動；低於28度一點點，空調機就關閉；那如果溫度感測器和空調機的開關足夠靈敏的話，空調機的開關頻率可以無窮高，空調機不斷地開開關關，要發神經病了。

這對機器不好，在實際上也沒有必要。解決的辦法是設立一個「死區」（dead band），溫度高於29度時開機，低於27度時關機。注意不要搞反了，否則控制單元要發神經了。

有了一個死區後，室內溫度不再可能嚴格控制在28度，而是在27到29度之間「晃蕩」。如果環境溫度一定，空調機的製冷量一定，室內的升溫/降溫動態模型已知，可以計算溫度「晃蕩」的周期。

這種開關控制看起來「土」，其實好處不少。對於大部分過程來說，開關控制的精度不高但可以保證穩定，或者說系統輸出是「有界」的，也就是說實際測量值一定會被限制在一定的範圍，而不可能無限制地發散出去。

拋磚引玉，有什麼不對的地方歡迎指正。

以上です

對於線性系統的話，先計算相角裕度，然後用極點（積分器和微分器各引入一個零點，微分器不能只用s，得是s/(T*s+1)，T=1/(10*Bandwidth)）補償到60度，然後再滿足幅值，最後把傳遞函數轉換成PID參數。對於高階或者有震蕩的系統可以先加一個低通濾波器再計算相角裕度。或者直接看根軌跡進行零極點配置，再轉成PID。
另外還有gain scheduling，loop shaping之類的。設計一個更好的控制器，然後optimize一下得到一個最接近的PID控制器。

The future of PID control

個人總結的，希望有所幫助，都是平時搜索到的，然後整理的乾貨

1.在不發生震蕩時，增大比例係數，減小積分時間(增大積分係數)。

超調過大，則增大積分時間(減小積分係數)。若想加快響應速度則可減小積分時間(增大積分係數)。

2.確定PI係數

確定比例係數Kp，令積分時間為0，輸入設定為系統最大值的60％-70％，比例係數逐漸增大，直至出現震蕩，而後減小比例係數，直至震蕩消失，記錄此時的值，則設定值為該值的60％-70％。

確定積分係數Ki,設定一個較大的積分時間(即較小的積分係數)，而後逐漸減小直至系統出現震蕩，而後再繼續逐漸增大積分時間(減小積分係數)，直至震蕩消失，設定積分時間為當前值的150％-180％。

3.PID整定口訣

參數整定找最佳，從小到大順序查

先是比例後積分，最後再把微分加

曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大

曲線漂浮繞大彎，比例度盤往小扳

曲線偏離回復慢，積分時間要下降

曲線波動周期長，積分時間要加長

曲線震蕩頻率快，先把微分降下來

動差大來波動慢，微分時間要加長

理想曲線兩個波，前高後低4比1

一看二調多分析，調節質量不會低。

(以上為網上新傳的口訣)

參數整定找最佳，從大到小順次查

先是比例後積分，最後再把微分加

曲線震蕩很頻繁，比例度盤要放大

曲線漂浮繞大彎，比例度盤往小扳

曲線偏離回復慢，積分時間往下降

曲線波動周期長，積分時間要加長

理想曲線兩個波，調節過程高質量

解釋：

控制系統在設計、正定和運行中，衡量系統質量的依據就是系統的過渡過程。當系統的輸入為階躍變化時，系統的過渡過程表現為：發散震蕩，燈幅震蕩，衰減震蕩，單調過程等形式，多數情況下，人們都希望看到衰減震蕩過程，且認為下圖所示的過渡過程最好，並將其作為衡量控制系統質量的依據。

圖 1 最佳衰減震蕩

如圖 1，其可作為控制系統質量指標的理由是：其第一次恢復到給定值時較快，而後雖然又偏離了，但是偏離不大，且只有極少數幾次震蕩就能穩定下來。量上分析，第一個波峰B的高度為第二個波峰B

*

的4倍，故而這種曲線又稱為4:1衰減曲線，在控制器工程整定時，以能得到4:1的衰減過程為最好，這是的調節器參數可稱為最佳參數。

「參數整定找最佳，從小到大順序查」

在現場調試器工程參數整定中，如果只按4:1衰減比進行整定，那麼可以有很多對的比例度和積分時間同樣滿足4:1的衰減比，但是這些對的數值並不是任意的組合，而是成對的，一定的比例度必須與一定的積分時間組成一對，才能滿足衰減比的條件，改變其中之一，另一個也要隨之改變。因為是成對出現的，所以才有調節器參數的「匹配」問題。而在實際應用中只有附加一個條件，才能從多對數值中選出一對適合的數值。這一對適合的數值通常稱為滿足該添加條件的「最佳整定值」。「從大到小順次查」中的「查」的意思就是找到調節器參數的最佳匹配值。而「從大到小順次查」是說在具體操作時，先把比例度、積分時間防至最大位置，把微分時間調至為零。因為我們需要的是衰減震蕩的過渡過程，並避免出現其他的震蕩過程，在整定初期，把比例度放至最大位置，目的是減小調節器的放大倍數。而積分放至最大位置，目的是先把積分作用取消。把微分時間調至零也是把微分作用取消。「從大到小……」就是從大到小改變比例度或積分時間刻度，實質是慢慢的增加比例作用或積分作用的放大倍數。也就是慢慢的增加比例或積分作用的影響，避免系統出現大的震蕩。最後再根據系統實際情況決定是否使用微分作用。

「先是比例後積分，最後再把微分加」

這句話是經驗的整定步驟，比例作用的最基本的調節作用，口訣說的「先是比例後積分」，目的是簡化調節器的參數整定，即先把積分作用取消和弱化，待系統較穩定後再投運積分作用，尤其是新安裝的控制系統，對系統特性不了解時，我們要做的是先把積分作用取消，待調整好比例度，使控制系統大致穩定以後，再加入積分作用。對於比例控制系統，如果規定4:1的衰減過渡過程，則只有一個比例度能夠滿足這一規定，而其他的任何比例度都不可能使過渡過程的衰減比為4:1。因此，對比例控制系統只要找到能滿足4:1衰減比時的比例度就行了。

在調好比例控制的基礎上再加入積分作用，但積分會降低過渡過程的衰減比，則系統的穩定程度也會降低。為了保持系統的穩定程度，可增大調節器的比例度，即減小調節器的放大倍數。在實際工程中往往在整定中投入積分作用後，要把比例度增大約20％。其實質就是個比例度和積分時間數值的匹配問題，在一定範圍內比例度的減小，是可以用增加積分時間的方法來補償的，但是也要看到比例作用和積分作用是互為影響的，如果設置的比例度過大，即便積分時間恰當，系統控制效果仍然會不佳。

「曲線震蕩很頻繁，比例度盤要放大」

說的是比例度過小時，會產生周期較短的激烈震蕩，且震蕩衰減很慢，嚴重時甚至會成為發散震蕩，如圖 2所示，這是就要調大比例度，使曲線平緩下來。

圖 2 曲線震蕩頻繁

「曲線篇幅繞大彎，比例度盤往小扳」

比例度過大時會使過渡時間過大，使被調參數變化緩慢，即記錄曲線偏離給定幅值較大，時間較長，這時曲線波動較大且變換無規則，形狀像繞大彎式的變化，如圖所示，此時就要減小比例度，使余差盡量小。

圖 3 比例度過大時的過渡過程曲線

「曲線偏離回復慢，積分時間往下降。曲線波動周期長，積分時間再加長」

當積分時間太長時，會使曲線非周期地慢慢地回復到給定值，即「曲線偏離回復慢」，則應減小積分時間，如圖 4所示。當積分時間太短時，會使曲線震蕩周期較長，且衰減很慢，即「曲線波動周期長」，如圖 5所示，則應加長積分時間。

圖 4 積分時間過程的過渡過程曲線

圖 5 積分時間過短

調節器的參數按照比例積分作用整定好後，可在積分時間的0.2-0.5倍範圍內調整微分時間。即「最後再把微分加」由於微分作用會增強系統的穩定性，故採用微分作用後，調節器的比例度可以適當地增大一些，一般以增大0.2為宜。微分作用主要用於滯後和慣性較大的場合，由於微分作用具有超前調解的功能，當系統有較大滯後和較大慣性的情況下，才應啟用微分作用。

注意：

有幾個地方需要注意：

? 口訣是儀錶實際工作的總結，但由於歷史的原因，當時儀錶工所接觸的大多是氣動調節儀錶，最早的是04型基地式氣動調節儀錶，後來是氣動單元組合儀錶，七十年代初期電動儀錶在工廠的應用也是很有限的。氣動儀錶調比例度就是改變一個針型閥門的開度，為便於觀察閥門的開度，閥門手柄上有個等分刻度盤；電動儀錶調的是電位器，同樣也有一個等分刻度盤；這就是口訣中的「比例刻度盤」，但是實際工程中採用比例Kp和積分Ki係數較多，該比例度同Kp成反比，前文所述的積分時間同Ki成反比。

3.摘自《自動控制的故事》

連續控制和PID

無級可調或連續可調的空調機可以精確控制溫度，但開關控制不能再用了。家用空調機中，連續可調的不佔多數，但沖熱水淋浴是一個典型的連續控制問題，因為水龍頭可以連續調節水的流量。沖淋浴時，假定冷水龍頭不變，只調節熱水。那溫度高了，熱水關小一點；溫度低了，熱水開打一點。換句話說，控制作用應該向減少控制偏差的方向變化，也就是所謂負反饋。控制方向對了，還有一個控制量的問題。溫度高了1度，熱水該關小多少呢？

經驗告訴我們，根據具體的龍頭和水壓，溫度高1度，熱水需要關小一定的量，比如說，關小一格。換句話說，控制量和控制偏差成比例關係，這就是經典的比例控制規律：控制量=比例控制增益*控制偏差，偏差越大，控制量越大。控制偏差就是實際測量值和設定值或目標值之差。在比例控制規律下，偏差反向，控制量也反向。也就是說，如果淋浴水溫要求為40度，實際水溫高於40度時，熱水龍頭向關閉的方向變化；實際水溫低於40度時，熱水龍頭向開啟的方向變化。

但是比例控制規律並不能保證水溫能夠精確達到40度。在實際生活中，人們這時對熱水龍頭作微調，只要水溫還不合適，就一點一點地調節，直到水溫合適為止。這種只要控制偏差不消失就漸進微調的控制規律，在控制里叫積分控制規律，因為控制量和控制偏差在時間上的累積成正比，其比例因子就稱為積分控制增益。工業上常用積分控制增益的倒數，稱其為積分時間常數，其物理意義是偏差恆定時，控制量加倍所需的時間。這裡要注意的是，控制偏差有正有負，全看實際測量值是大於還是小於設定值，所以只要控制系統是穩定的，也就是實際測量值最終會穩定在設定值上，控制偏差的累積不會是無窮大的。這裡再啰嗦一遍，積分控制的基本作用是消除控制偏差的余差（也叫殘差）。

比例和積分控制規律可以應付很大一類控制問題，但不是沒有改進餘地的。如果水管水溫快速變化，人們會根據水溫的變化調節熱水龍頭：水溫升高，熱水龍頭向關閉方向變化，升溫越快，開啟越多；水溫降低，熱水龍頭向開啟方向變化，降溫越快，關閉越多。這就是所謂的微分控制規律，因為控制量和實際測量值的變化率成正比，其比例因子就稱為比例控制增益，工業上也稱微分時間常數。微分時間常數沒有太特定的物理意義，只是積分叫時間常數，微分也跟著叫了。微分控制的重點不在實際測量值的具體數值，而在其變化方向和變化速度。微分控制在理論上和實用中有很多優越性，但局限也是明顯的。如果測量信號不是很「乾淨」，時不時有那麼一點不大不小的「毛刺」或擾動，微分控制就會被這些風吹草動搞得方寸大亂，產生很多不必要甚至錯誤的控制信號。所以工業上對微分控制的使用是很謹慎的。

比例-積分-微分控制規律是工業上最常用的控制規律。人們一般根據比例-積分-微分的英文縮寫，將其簡稱為PID控制。即使在更為先進的控制規律廣泛應用的今天，各種形式的PID控制仍然在所有控制迴路中佔85%以上。

PID整定

在PID控制中，積分控制的特點是：只要還有餘差（即殘餘的控制偏差）存在，積分控制就按部就班地逐漸增加控制作用，直到余差消失。所以積分的效果比較緩慢，除特殊情況外，作為基本控制作用，緩不救急。微分控制的特點是：儘管實際測量值還比設定值低，但其快速上揚的沖勢需要及早加以抑制，否則，等到實際值超過設定值再作反應就晚了，這就是微分控制施展身手的地方了。作為基本控制使用，微分控制只看趨勢，不看具體數值所在，所以最理想的情況也就是把實際值穩定下來，但穩定在什麼地方就要看你的運氣了，所以微分控制也不能作為基本控制作用。比例控制沒有這些問題，比例控制的反應快，穩定性好，是最基本的控制作用，是「皮」，積分、微分控制是對比例控制起增強作用的，極少單獨使用，所以是「毛」。在實際使用中比例和積分一般一起使用，比例承擔主要的控制作用，積分幫助消除余差。微分只有在被控對象反應遲緩，需要在開始有所反應時，及早補償，才予以採用。只用比例和微分的情況很少見。

連續控制的精度是開關控制所不可比擬的，但連續控制的高精度也是有代價的，這就是穩定性問題。控制增益決定了控制作用對偏差的靈敏度。既然增益決定了控制的靈敏度，那麼越靈敏豈不越好？非也。還是用汽車的定速巡航控制做例子。速度低一點，油門加一點，速度低更多，油門加更多，速度高上去當然就反過來。但是如果速度低一點，油門就狂加，導致速度高一點，油門再狂減，這樣速度不但不能穩定在要求的設定值上，還可能失控。這就是不穩定。所以控制增益的設定是有講究的。在生活中也有類似的例子。國民經濟過熱，需要經濟調整，但調整過火，就要造成「硬著陸」，引起衰退；衰退時需要刺激，同樣，刺激過火，會造成過熱。要達成「軟著陸」，經濟調整的措施需要恰到好處。這也是一個經濟動態系統的穩定性問題。

實際中到底多少增益才是最合適的，理論上有很多計算方法，但實用中一般是靠經驗和調試來摸索最佳增益，業內行話叫參數整定。如果系統響應在控制作用後面拖拖沓沓，大幅度振蕩的話，那一般是積分太過；如果系統響應非常神經質，動不動就打擺子，呈現高頻小幅度振蕩的話，那一般是微分有點過分。中頻振蕩當然就是比例的問題了。不過各個系統的頻率都是不一樣的，到底什麼算高頻，什麼算低頻，這個幾句話說不清楚，應了毛主席那句話：「具體情況具體分析」，所以就打一個哈哈了。

再具體說起來，參數整定有兩個路子。一是首先調試比例增益以保證基本的穩定性，然後加必要的積分以消除余差，只有在最必要的情況下，比如反映遲緩的溫度過程或容量極大的液位過程，測量雜訊很低，才加一點微分。這是「學院派」的路子，在大部分情況下很有效。但是工業界有一個「歪路子」：用非常小的比例作用，但大大強化積分作用。這個方法是完全違背控制理論的分析的，但在實際中卻是行之有效，原因在於測量雜訊嚴重，或系統反應過敏時，積分為主的控制規律動作比較緩和，不易激勵出不穩定的因素，尤其是不確定性比較高的高頻部分，這也是鄧小平「穩定壓倒一切」的初衷吧。

在很多情況下，在初始PID參數整定之後，只要系統沒有出現不穩定或性能顯著退化，一般不會去重新整定。但是要是系統不穩定了怎麼辦呢？由於大部分實際系統都是開環穩定的，也就是說，只要控制作用恆定不變，系統響應最終應該穩定在一個數值，儘管可能不是設定值，所以對付不穩定的第一個動作都是把比例增益減小，根據實際情況，減小1/3、1/2甚至更多，同時加大積分時間常數，常常成倍地加，再就是減小甚至取消微分控制作用。如果有前饋控制，適當減小前饋增益也是有用的。在實際中，系統性能不會莫名其妙地突然變壞，上述「救火」式重新整定常常是臨時性的，等生產過程中的機械或原料問題消除後，參數還是要設回原來的數值，否則系統性能會太過「懶散」。

對於新工廠，系統還沒有投運，沒法根據實際響應來整定，一般先估計一個初始參數，在系統投運的過程中，對控制迴路逐個整定。我自己的經驗是，對於一般的流量迴路，比例定在0.5左右，積分大約1分鐘，微分為0，這個組合一般不致於一上來就出大問題。溫度迴路可以從2、5、0.05開始，液位迴路從5、10、0開始，氣相壓力迴路從10、20、0開始。既然這些都是憑經驗的估計，那當然要具體情況具體分析，不可能「放之四海而皆準」。

微分一般用於反應遲緩的系統，但是事情總有一些例外。我就遇到過一個小小的冷凝液罐，直徑才兩英尺，長不過5英尺，但是流量倒要8-12噸/小時，一有風吹草動，液位變化非常迅速，不管比例、積分怎麼調，液位很難穩定下來，常常是控制閥剛開始反應，液位已經到頂或到底了。最後加了0.05的微分，液位一開始變化，控制閥就開始抑制，反而穩定下來了。這和常規的參數整定的路子背道而馳，但在這個情況下，反而是「唯一」的選擇，因為測量值和控制閥的飽和變成穩定性主要的問題了。

利息相關，匿。

一般都經驗加現場看，以我現在公司的產品(?_?)前身是某校辦企業，你們應該知道了。
到現場做好迴路，然後直接根據經驗來幾個數值。然後讓他們的工藝自己調。
比如跟蹤液位控制變頻泵，告訴他們的人，怎麼通俗怎麼來，比如P就是每個節拍邁多大步的反比，I相同的情況下，P小了步子大，但是不精準而且容易震蕩。
I就是邁步頻率，I越小頻率越急。
不是類似溫度或反應類的，不用管D(?_?)
一般給個預設值範圍，工藝和電儀自己留能整的差不多了。除非有的時候確實甲方技術不夠，或者如有的小廠的釜每次加料的量都不一樣，加上有的設備控制有一定滯後，就需要引入自定義的中間變數，根據前段採集的不同數據來進行計算新的pid參數，這個是個很操蛋的活。
曾經有過2天2夜不聽進出料各種成分來做調某個經常進料量和反應壓力均不穩定的釜(?_?)
還是沒調好。
最後只能建議甲方:你買個流量計精準控制進料量能流血啊！買個液位計或者液位開關做個高位槽進料能掉塊肉嗎？
你這樣每次讓工人啟動泵，掐著秒錶估算進料量真的好嗎？

用Simulink做控制系統模擬，如果有系統的線性模型（最好是實際辨識出來的）從而可以在Simulink中實現完整的迴路，那很多現成的control design工具可以用，比如automatic tuning PID等等，效果個人覺得還是可以的，可能不是全局最佳的，但對於我這就非控制專業（鄙人機械專業）但又涉及到控制系統設計的學生來說夠用了。

拙見，在電類的工程實踐中，經驗的確非常重要。諸如電磁兼容，某些電路設計之類的「玄學」……不過PID調試似乎還是有技巧的，這裡推薦一篇文章《自動控制的故事》，題主可以百度一下，就不在這貼出來了。

PID，調來調去也不過是實現個粗控，，，真把個稍精細點系統交給它弄，比如±0.05%波動度，，，它會哭的，它會哭成貴州的驢呀

理論框架就是根據控制對象建模，利用控制理論如伯德圖，奈奎斯特圖之類的，當然調試的時候不一定能精準建模，但是這些理論不能不知道，因為調試的時候需要你根據輸出去判斷目前控制系統處於什麼狀態，再根據這個去調整，所以理論還是需要搞清楚。不過中國教學都為了考試，沒有幾個學生真正把這些理論弄清楚的，可以實際做個控制系統，比如控制溫度，控制電機，記住做這些實驗的時候考慮不同負載情況下，控制參數怎麼變化的，因為實際產品面對的就是不同負載情況下的控制。

先調PI,如果有自基震蕩，D約為周期的四分之一，否則D等於時滯。
其實很多系統現在都帶自整定，只要沒有安全問題（如試水串水），不必手調太多，往往是自整定幾個，再微調和照抄。

電機的調參，以漏感為基礎，建立閉環模型進行調參，有時加入前饋。電源類的逆變器，以濾波電感和電容為基礎建立模型。不建模型，靠經驗很慢找到最優參數。

非線性的東西的話理論化太難了……額覺得只要理解了系統特性慢慢調肯定能調的不錯

畢業以後就沒有用過PID，在塗裝車間（本人在總裝）的烤房看見他們的設備有調整這個參數的地方。知道的是一般先調比例，再加積分，微分最後加，而且有可能不需要微分。好吧，其實我沒有實踐過。