系列篇：

认识PID（1）| 何为自动控制？

认识PID（2）| 何为反馈？

认识PID（3）| 为什么需要PID算法？

认识PID（4）| 为什么控制回路中过多的比例增益会使其不稳定？

认识PID（5）| 何为积分作用？

认识PID（6）| 何为微分作用？

认识PID（7）| APC将替代PID?

无论是压力、温度、PH值或任何其他类型的控制回路，确定你的工艺过程参数的类型是一个非常重要的步骤，因为你必须使用不同的整定方法，这取决于你的过程是自衡的还是积分的。在不知道应用哪种优化技术的情况下整定你的工艺，就像把车停在加油站，不知道应该加92#还是95#一样。

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我们需要做的第一件事绝对是：理解我们正在研究的过程的类型。

过程的类型由其动态特性来定义。说白了就是：当我们将过程置于手动模式并使用被控变量(MV)对阶跃过程输入时，我们在过程变量(PV)的轨迹上看到的一般形状是什么?

观察过程响应曲线，当该曲线随着时间按照固定斜率变化时，表示过程变量的动态过程结束，可以结束开环阶跃测试。通过在响应曲线上作图确定等效增益、等效时间常数T和等效纯滞后时间τ。

取开环阶跃测试开始的坐标（时间点，过程变量值）为“初始点”，过程变量以固定斜率变化之后的任一坐标（时间点，过程变量值）作为“对角点”，建立一个矩形。工业中过程变量常常以0斜率稳定变化。从对角点做0斜率的延长线不能和初始点所在横边相交。对于自衡对象需要引入一个新的概念。

为了描述被控变量的主要动态过程，我们需要从响应曲线第一次到达63.2%ΔPV的位置，沿响应曲线向初始点方向做响应曲线的切线或交线，切线或交线与初始点的所在的横边相交。交点到63.2%ΔPV的时间为等效时间常数T，初始点到交点为等效纯滞后时间τ。系统等效纯滞后时间一般包括真实纯滞后时间、反向时间、小时间常数时间等。

如果是一阶对象交点会在实际纯滞后时间，此时等效纯滞后时间等于纯滞后时间，等效时间常数等于时间常数。如果是多容对象则会和响应曲线相切，此时等效纯滞后时间大于实际纯滞后时间。等效纯滞后时间和等效时间常数的总和不变，在参数估计中为了增加鲁棒性倾向于高估等效纯滞后时间，低估等效时间常数。

02

下图总结了自衡模型参数是如何从阶跃测试结果中估计出来的。注意，当进程增益将用于控制器整定计算时，它应该用[%/%]表示，这意味着从测试中得到的绝对PV和OP变化值除以它们的DCS量程，将它们转换为量程的百分比。

观察过程响应曲线，当该曲线随着时间按照固定斜率变化时，表示过程变量的动态过程结束，可以结束开环阶跃测试。通过在响应曲线上作图确定等效增益、等效时间常数T和等效纯滞后时间τ。

为了描述被控变量的主要动态过程，在矩形范围内从对角点做非0斜率的反向延长线，该延长线和初始点所在的横边的交点与初始点之间的时间差为系统的等效纯滞后时间，该延长线和初始点所在的横边的交点与对角点之间的时间差为系统的等效时间常数。系统等效纯滞后时间一般包括真实纯滞后时间、反向时间、小时间常数时间等。等效纯滞后时间一定要大于实际纯滞后时间，否则近似方法失效。不管如何选择，计算的的值恒定，这其实是单位阶跃输入变化引起的积分过程的过程变量稳态变化斜率，也叫飞升速率。

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来源：公众号 仪表圈