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PID參數整定方法很多，常見的工程整定方法有臨界比例度法、衰減曲線法和經驗法。云南昌暉儀表制造有限公司以圖文形式介紹以臨界比例度法和衰減曲線法整定調節器PID參數方法。

臨界比例度法整定PID參數
一個調節系統，在階躍干擾作用下，出現既不發散也不衰減的等幅震蕩過程，此過程成為等幅振蕩過程，如下圖所示。此時PID調節器的比例度為臨界比例度δk，被調參數的工作周期為為臨界周期Tk。



臨界比例度法整定PID參數步驟
臨界比例度法整定PID參數具體操作如下：
① 被控系統穩定后,把PID調節器的積分時間放到最大,微分時間放到零(相當于切除了積分和微分作用,只使用比例作用)。
② 通過外界干擾或使PID調節器設定值作一階躍變化,觀察由此而引起的測量值振蕩。
③ 從大到小逐步把PID調節器的比例度減小，看測量值振蕩的變化是發散的還是衰減的，如是衰減的則應把比例度繼續減小；如是發散的則應把比例度放大。
④ 連續重復②和③步驟,直至測量值按恒定幅度和周期發生振蕩,即持續4-5次等幅振蕩為止。此時的比例度示值就是臨界比例度δk。
⑤ 從振蕩波形圖來看,來回振蕩1次的時間就是臨界周期Tk，即從振蕩波的第一個波的頂點到第二個波的頂點的時間。如果有條件用記錄儀，就比較好觀察了，即可看振蕩波幅值,還可看測量值輸出曲線的峰-峰距離，把該測量值除以記錄紙的走紙速度,就可計算出臨界周期Tk；如果是DCS控制或使用無紙記錄儀，在趨勢記錄曲線中可直接得出Tk。
 
臨界比例度法PID參數整定經驗公式

⑥計算所得的調節器參數輸入調節器后再次運行調節系統，觀察過程變化情況。多數情況下系統均能穩定運行狀態，如果還未達到理想控制狀態，進需要對參數微調即可。

衰減曲線法
衰減曲線法整定調節器參數通常會按照4：1和10：1兩種衰減方式進行，兩種方法操作步驟相同，但分別適用于不同工況的調節器參數整定。

4：1衰減曲線法整定調節器參數
純比例度作用下的自動調節系統，在比例度逐漸減小時，出現4:1衰減振蕩過程，此時比例度為4：1衰減比例度δs，兩個相鄰同向波峰之間的距離為4:1衰減操作周期TS，如下圖所示



4：1衰減曲線法整定PID參數步驟
①在閉合的控制系統中,將PID調節器變為純比例作用,比例度放在較大的數值上。
② 系統達到穩定后，通過外界干擾或使PID調節器設定值作一階躍變化，觀察記錄曲線的衰減比。
③ 從大到小改變比例度，直至出現4:1衰減比為止，記下此時的比例度δs(叫4:1衰減比例度)并從曲線上得出衰減周期Ts(在4∶1曲線中為峰-峰時間)。對有些控制對象，控制過程進行較快，難以從記錄曲線上找出衰減比。這時只要被控量波動2次就能達到穩定狀態，可近似認為是4:1的衰減過程，其波動1次時間為Ts。
④ 得到了衰減比例度Ps和衰減周期Ts后，就可根據表中的經驗公式求出PID調節器的PID參數。
4:1衰減曲線法PID參數整定經驗公式

⑤比例度放在比計算值略大的數值上，逐步引入積分和微分作用。
⑥將比例度降至計算值上，觀察運行，適當調整。
昌暉儀表溫馨提示：4：1衰減曲線法會導致測量值超過其設定值并在其附近振蕩幾次，對于很多過程不允許超調這種方法。

10：1衰減曲線法整定調節器參數
在部分調節系統中，由于采用4:1衰減比仍嫌振蕩比較厲害，則可采用10：1的衰減過程，如下圖所示。這種情況下由于衰減太快，要測量操作周期比較困難，但可測取從施加干擾開始至第一個波峰飛升時間Tr。

 

10:1衰減曲線法整定調節參數步驟和4:1衰減曲線法完全一致，僅采用的整定參數和經驗公式不同。
 
10:1衰減曲線法PID參數整定經驗公式

衰減曲線法比較簡便,適用于一般情況下的各種參數的控制系統。但對于干擾頻繁，記錄曲線不規則，不斷有小擺動時，由于不易得到正確的衰減比例度δs和衰減周期Ts，使得這種方法難于應用。

傳統整定方法關注克服不可測階躍擾動時的峰值和累積偏差。臨界比例度法和衰減曲線法這種積極但魯棒性不足的整定方法不適合處理實際問題或實現其他控制目標。整定結果存在增益大、積分時間短的問題，不可避免地在系統中引起振蕩，難以使系統達到整體性能最佳的控制目標，不適合大多數化工應用。最近的Lambda整定方法關注增加魯棒性、最小化非線性、耦合和振蕩影響并滿足其他過程目標：最大化吸收干擾的緩沖罐液位控制，比值控制的回路協調和串級控制中底層回路的設定值響應等。

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