PID调节是现在自动控制领域使用最广泛的调节方式，现在网上流行着各种PID调节的方法、理论或者经验神文。把这些文章总结一下的话发现，很多文章就是人们群众的搬运工完成的，把别人的文章拿来剪切拼接一下，无论对错就摆在了读者面前。说实话，读完这些文章，真正对自己的实践能力有提高的恐怕不多，甚至没有。今天，我们对PID调节进行归纳总结，把理论和实践结合起来，让大家更清楚的认清PID调节的本质。 简单来说就是利用被调节量与调节控制器之间的存在的比例（P）、积分（I）、微分（D）关系进行的有差调节，比例是调节的强度、积分是调节的速度、微分是调节的滞后（超前）。简单来说，增大比例作用可以将调节增强，增强积分作用可以是调节速度加快，提高积分作用可以使调节超前。这三者有机的结合，就叫PID调节，对这三者进行有机结合的过程就是PID参数的整定。 所谓反馈控制，就是根据被调节量的设定参数与被调节量的实际值进行比较从而改变控制器输出指令的控制就是反馈控制。PID调节就是典型的反馈控制，如果没有反馈，整个调节过程就会持续进行，输出会持续加大，最后变成超调，造成控制器的不稳定。 1.1因为PID调节是一种有差调节，他是根据过程值与设定值之间的偏差进行的调节。举个不是反馈控制的例子，比如我们往一个池子里注水，注水一段我们把水龙头关掉，按照自己的心愿去做了这件事，没有考虑水的感受，自己一拍脑袋就把水龙头关掉了，这个过程不存在被调节量（水位），不存在偏差（水位的实际值与设定值的偏差），所以是个没有反馈的控制。 1.2我们再说个反馈的控制例子，还是这个水池，我们还是往里注水，我们规定好，当水位到达0.5m的时候就手动停止注水，这个时候水位就成了一个被调节量，0.5m就成了一个设定值，这个时候的调节就成了一个反馈调节，但是这个调节并不是一个自动调节，而是一个人根据自己的判断进行的手动调节。它已经具备了调节的要素，但是还不是一个自动调节。 
1.3还是这个池子，我们还是往里注水，这次我们把注水的阀门换成了一个电动门，我们增加了一个浮球开关，浮球开关设定0.5m的动作值，当水位达到0.5m的时候，浮球开关动作联锁关闭电动门。这个过程就是一个自动调节的过程，但是这个过程还不算是一个PID调节，因为电动门只具备了开关的功能，不能改变水的流量，也就无法对水位上升的速度进行调节。如果说的沾边点的话，这个是个比例作用最大的纯比例调节。 1.4通过上述过程的演变，我们已经很接近一个PID调节的机构了，继续努力。我们将水池的电动门换成一个调节门，可以通过改变开度来实现控制水的流量，同时我们在池子底部增加一个放水口。诚然，当水流量越大，水池注水则越快，反之亦然。这个时候我们把浮球开关换成了一个液位计，通过液位计采集的液位数据与设定值0.5m进行比较，当水位超过0.5m时就自动关小调门的开度，当低于0.5m的时候就增大调门的开度，总之最后要让水位保持在0.5m。这个过程就形成了一个自动调节的过程，为了保持调节的稳定性我们放弃了简单的联锁开关的控制，转而选择调节更加稳定的PID调节。使用PID调节可以通过PID调节功能块得出调门实际需要的开度，从而完成调节的过程。我们从调门的角度来分析一下这个调节过程，现在我就是调门了，本来我是在手动状态，水位在0.3m左右。后来，操作员把我的开度打开了一些，把水位调高到了0.5m，然后投上了自动，水位设定的0.5m。这个时候操作员就无法对我进行控制了，而是一个叫PID功能块的家伙给我发调节指令。由于一开始PID君参数设定的不好，我的开度大了点，水位很快到了0.7m，操作员于是减小了PID君的积分时间，同时还降低了比例带，这个时候PID君告诉我要把调节阀关小一些。很快水位就稳定在了0.5m。 1.5后来，调节越来越不稳定，原因是水池的进水不稳定，进口流量时高时低，每当水位出现变化的时候我的调节都变的迟缓。于是，我们在进口调节门前增加了一个流量计，将这个流量也引入到了整个调节过程中，形成了主副两个调节回路。主调节器调节水位，副调节器调节流量，主调节器的输出作为副调节器的设定值。操作人员在讲两个调节器投入自动后，还是只需要改变水位的设定值就可以完成整个调节过程。这个时候的调节就是由两个PID回路构成的串级调节，这个串级调节可以很大程度上解决整个调节回路的不稳定性。但是，这个调节还不是一个完美的调节过程。 1.6我们接着说，突然有一天出口流量也不在稳定，流量也时高时低，这也干扰了整个调节过程。于是我们在出口增加了一个流量计，将出口流量引入到了整个调节过程中作为一个前馈来使用。整个调节过程中，进口流量和出口流量的变化是影响水位的直接因素，进口流量我们已经用作了副调节器的调节参数，出口流量我们就把他作为一个前馈，用来补偿整个调节过程。这样，汽包水位、进口流量（给水流量）、出口流量三者之间就形成了一个三冲量调节，整个调节过程就形成了一个串级三冲量的调节回路。 在这个串级三冲量回路里，存在两个PID控制器，三个调节参数，一个执行机构（调节门）。整个调节回路如下图： 
整个回路执行过程中，我们要做的工作就是对控制器的PID参数进行整定。说白了，就是根据实际的运行情况，凑出一套完美的参数配置，保证调节过程的最佳。怎么叫调节过程的最佳，调节门用最少的调节次数、最小的开度变化保持水位的恒定。调节器调节次数过多会造成调门的使用寿命缩短，调节幅度过大会造成系统的不稳定性。 这就是为什么PID调节一定要用反馈控制。 咱们还是以上面的水池为例子，水池的水位设定为0.5m，我们引入了出口流量和入口流量，形成了一个三冲量的串级调节系统。调节过程如下图： 通过这个图可以看出，PID1、PID2和MAN形成了一个串级的回路，PID1跟踪进口流量，PID2跟踪调节门指令，man跟踪调节门的反馈（跟踪未在图中体现）。这样，一个完美的反馈回路就形成了。那么我们怎么分辨PID的正、反作用呢？先看PID2，假设SP2不变，当偏差D2=PV2-SP2增大的时候，我们就需要减小调门的开度，这个时候就需要out2减小，此时out2是随着偏差D2的增大而减小的，这就是反作用。我们再看PID1，假设偏差D1=PV1-SP1增大，这个时候就需要减小进口流量，这也是一个反作用的调节。在电厂中，大部分的水位调节都是反作用，因为是通过调节给水来调节的水位。 这个问题我回答不了，我只能说调的多了就会了。很多人会去被那些口诀以及参考别人说的各种方法，但是可以肯定的是没实践过的口诀和所谓的方法都是闲扯淡。对于理论的理解，你只要弄清楚PID三个参数的实际作用、弄清回路的调节原理就好了，至于想要整定出一个完美的PID参数就要靠实践了。理论讲的都对，但是纯粹的去背书是没什么作用的。 当然，整定过程是有几个原则需要把握的。第一就是不能影响系统的正常运行，以汽包水位的调节为例，不能在整定参数的过程中造成水位离开正常的范围甚至达到动作值。这是最基本的原则，这个原则的存在，就打脸了网络上很多调节大神调节理论中将控制器先释放为纯比例调节的理论。纯比例的调节极易造成水位的大幅度震荡，这是及不可取的一种整定方式。 其次要弄清楚整个回路的调节方式，上面我们说了，正反作用一定要明确，否则你再怎么整定都是白费力气。PID调节的精髓就是有差调节，而有差调节的关键就是判断对偏差跟输出的关系。所有的整定开始前，做的第一个工作就是明确正反作用。 第三、要明确DCS参数设定的P、I、D具体指的什么，因为不同的DCS系统在参数设定的时候，PID三个参数并不一定是比例带、积分时间、微分时间，尤其是P的设定，有的DCS系统是比例带，有的DCS系统是比例系数，两者是不同的概念。这个问题，最好的解决方法就是提前与DCS厂家沟通好，否则也会造成不必要的麻烦。 第四、调节是先主调、后副调；先比例，后积分、微分。对于三冲量的串级系统，我们一般把主调的比例减弱弱,积分增强,用来消除静差;把副调的比例增强,积分减弱,用来消除干扰。因此，在实际的过程中，我们没必要遵循什么主调、副调的先后之分，也没必要先比例。 第五、多与运行人员沟通，多听听他们的看法。我想说的是，这点很重要，运行人员观察的方向侧重于表面的规律，我们观察的方向更侧重于数字后的规律，有时候因为投入的太深了反而不识庐山真面目。 第六、PID以及手操器功能块中的死区、限幅等参数一定要合理。有时候我们在调节过程中发现调节器调节很频繁，但是修改积分又作用不大，其实这时候可以考虑把输出的死区增大一点，可以有效避免该类问题。再比如说有时候被调节量波动幅度不大但是波动频率很大，这个时候可以考虑增加惯性等参数，这都是合理的。 此外，其他的地方比如温度的调节一定要引进微分等细节的地方，大家可以在自己工作过程中多多体会。一般要独立进行十次以上的调节才能积累一些调节的心得吧，或者才能领会PID调节的一些内涵，当然你是张无忌类型的可以无师自通也是可能的。关于PID调节其他的内容大家可以加我的微信695573988与我进行交流，文章出自睡意中，一遍下来未经过修改，有词不达意或者纰漏的地方还请指教。 | 
