HSPID 使用问题交流 向立志

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？

（一） HSPID 为什么 “ 不好用 ” ？

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！

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 。

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

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。

（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。

给定值滤波

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。

（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！

程序流程图

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

（二） HSPID 的使用应该注意哪些 问题？

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。

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

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。

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

（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

（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。

（三） HSPID 的参数应如何调节？

单回路 PID 控制 仿真过程对象：一阶惯性 + 滞后

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 ， 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。

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

串级 PID 控制 加热炉温度控制

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

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

（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？

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 ） ……

（五）对其它的控制模块还有什么 意见和建议？

谢谢！