HSPID 使用问题交流 向立志 2007-11-28. 内容提要 （一） HSPID 为什么 “ 不好用 ” ？ （二） HSPID 的使用应注意哪些问题？ （三） HSPID 的参数应如何调节？ （三）从方便工程使用的角度，来讨论一下：希望把 HSPID 控制模块改进成什么样子？ （四）工程人员对其它的控制模块还有什么意见和建议？

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1 HSPID 使用问题交流 向立志 2007-11-28

2 内容提要 （一） HSPID 为什么 “ 不好用 ” ？ （二） HSPID 的使用应注意哪些问题？ （三） HSPID 的参数应如何调节？ （三）从方便工程使用的角度，来讨论一下：希望把 HSPID 控制模块改进成什么样子？ （四）工程人员对其它的控制模块还有什么意见和建议？

3 （一） HSPID 为什么 “ 不好用 ” ？

4 原因之一： – 与标准 PID 所采用的公式不同，调节参数与我 们平常根据标准 PID 进行调节时所使用的参数 相比，发生了一些细微的变化！

5 标准 PID 和 HSPID 的原始公式 标准 PID （完全微分 PID ）： HSPID （不完全微分 PID ）： – 多了一个参数 K D ，当 K D >>T D 时， HSPID 才相当于标准 PID 。

6 HSPID 模块结构和计算公式 PT ：比例带， TI ：积分时间， TD ：微分时间 KD ：微分增益 HSPID 是有四个调节参数的 PID 控制器

7 计算公式 完全微分（标准 PID ）： 不完全微分（ HSPID ）： –KD 参与微分部分的计算， KD 的取值不同，微分部分的 计算结果会不同； –KD 的取值应该随 TD 的不同而发生变化， KD 一般应远 远大于 TD ，至少取 TD 的 10~100 倍，或者更大。

8 （一） HSPID 为什么 “ 不好用 ” ？ 原因之二： – 对给定值采用了滤波，增加了滤波参数 ALFA 和 RSP ，这两个参数的取值不当，会影响调节 效果的好坏。

9 给定值滤波

10 给定值滤波参数 RSP 的初始值为 0 ，第一次投自动的时候， 它将从 0 开始，以一定的步长，逐步变化到给定值 SP ； 不良结果：使得第一次投自动的时候，被控量向期望值 SP 的反方向运动一短暂过程，然后才逐渐返回到期望值。

11 （一） HSPID 为什么 “ 不好用 ” ？ 原因之三： – 程序结构复杂，运行模式多样，参数设置相对 繁琐，容易使人感觉混淆不清！

12 程序流程图

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15 运行方式 单 PID （ MC=0 ） – 手动： RM=0 – 自动： RM=1 或 2 – 跟踪： RM=3 或 4 串级 PID （ MC<>0 ） – 串级副 PID （ MC=2 ） 手动： RM=0 自动： RM=2 跟踪： RM=3 或 4 – 串级主 PID （ MC=1 ） 手动： RM=0,CM 或 CSRM （串级副 PID.RM ） =2 自动： RM=1 或 2,CM 或 CSRM （串级副 PID.RM ） =2 跟踪： RM=3 或 4,CM 或 CSRM （串级副 PID.RM ） =2 非自动： RM 任意， CM=CSRM （串级副 PID.RM ） <>2

16 （二） HSPID 的使用应该注意哪些 问题？

17 1 ）作用方式（ AD ） 反作用：进水阀控制水缸中的水位属于反作用， – 当水缸中的水位高于给定值时，控制器需减小进水阀 门的开度来降低水位到给定位置，所以称为反作用。 正作用：出水阀控制水缸中的水位属于正作用。 – 当水缸中的水位高于给定值时，控制器需增大出水阀 门的开度来降低水位到给定位置，所以称为正作用。

18 2 ）量程上下限 控制量的量程上下限（ MU ， MD ） 过程被控量的量程上下限（ PVMU ， PVMD ） 量程转换

19 3 ）输出模式 (OutM 或 OM) 位置式输出：用于位置型的控制机构，如阀门等 增量式输出：用于递进式的控制机构，如步进电 机等。

20 4 ）输出变化率限制（ OutR ） 每次输出发生变化的大小不能超过输出变化 率的限值 OutR ，防止变化过快造成不良后果。 – 位置式 – 增量式

21 （二） HSPID 的使用应该注意哪些 问题？ 5 ）输出幅值限制 – 输出上限（ OutT ）：不允许超过上限 – 输出下限（ OutB ）：不允许超过下限

22 （二） HSPID 的使用应该注意哪些 问题？ 6 ）控制周期（ CP 或 cycle ） – 控制周期与反应对象有关，根据具体对象进行选择； – 控制周期（ CP 或 cycle ）在控制算法中作为参数参与计 算，控制周期设置的不同，计算结果也不同。

23 （三） HSPID 的参数应如何调节？

24 单回路 PID 控制 仿真过程对象：一阶惯性 + 滞后

25 PID 参数调节的试凑法 首先调整比例作用：由小到大反复调节比例带 PT ， 使被控曲线没有明显震荡，超调足够小，响应相 对较快； 然后调整积分作用：由大到小反复调节积分时间 TI ，使被控曲线尽快向给定的期望值靠近，即尽 快减小静差，直至消除静差； 最后调整微分作用：先将微分增益 KD 设得尽量大 （ 1000 ， 10000 等），保证 KD>>TD 成立，再由小 到大反复调节微分时间 TD ，消除干扰，直至达到 满意效果。

26 PID 调节的工程经验参数 （张洪垠老师：谈如何整定 PID 参数） 被调参数比例度 % 积分时间 min 微分时间 min 流量 100~3000.1~1 温度 100~2003~300.5~3 压力 100~3000.4~3 液位 80~200

27 串级 PID 控制 加热炉温度控制

28 串级 PID 控制 仿真过程对象： – 温度与煤气流量之间的传递函数：一阶惯性 + 滞后 – 煤气流量与阀门开度之间的传递函数：二阶惯性

29 串级 PID 控制 两种方式 –1 ）同步串级方式 主回路的控制周期与副回路相同 –2 ）异步串级方式 主回路的控制周期与副回路不同，主回路的响应比 副回路满，控制周期比副回路长，一般取副回路控 制周期的整数倍，如 4~5 倍。 调整顺序 – 先调整副回路，后调整主回路

30 （四）从方便工程使用的角度， 讨论一下：希望把 HSPID 控制模 块改进成什么样子？

31 希望作改进吗？ ( 各位的意见 ) 1 ）是否需要把算法改回标准的 PID ， 4 参数改回 3 参数？ 2 ）是否把模块拆分，做成多种 PID 控制器？ – 模式太多：手动、自动、自动跟踪、手动跟踪、串级主、串级副 – 设定值滤波（逐步变化）是否必要 3 ）希望封装成什么样子？ 4 ） ……

32 （五）对其它的控制模块还有什么 意见和建议？

33 谢谢！