（丽水市杭丽热电有限公司安全技术管理部 浙江丽水 323000）
摘要：结合丽水市杭丽热电有限公司130t/hCFB锅炉，对锅炉汽包液位，高压除氧器液位和压力，低压除氧器液位和压力等多项自动控制调节过程中，，对原有PID参数进行了改进，取得了良好的调节品质和现场运行效果，所总结出的一些经验。
关键词：比例；积分；微分；调节器；被调量
引言：笔者在多年的工作中发现，一些工作人员对一些异常情况下的调节系统，不易投入自动。究其原因，是对调节参数在调节过程中的影响，不大明白。笔者也翻阅了大量有关书籍，发现大多数不太实用。看了之后看似懂了，遇到实际问题分析起来还是困难。根据以往的经验，笔者总结了一些规律，现总结出来，供各位专家指正。
1 纯比例作用
纯比例作用下，调节器的输出：
Tout =△e •（1 /δ）
△e：PID的输入偏差，即被调量减去定值的差。
δ：比例带。
可以看出，调节器的输出与输入偏差呈纯比例关系。定值一般不变，单PID下，各曲线变化如图示。假设被调量偏高时，调门应关小，即PID为负作用。在定值有一阶跃扰动时，调节器输入偏差为—△e。此时Tout 也应有一阶跃量△e •（1 /δ），然后被调量不变。经过一个滞后期t2，被调量开始响应Tout。因为被调量增加，Tout也开始降低。一直到t4时刻，被调量开始回复时，Tout才开始升高。由此可见，比例作用下，各曲线有如下特点：
1.1 作用与△e的变化量有关（1 /δ倍），与静差无关。
1.2 拐点时刻一致；
1.3 波动周期一致；
2 积分作用
在某些调节器中，积分作用不能单独使用，它必须和其它参数合用。为了分析方便，在此暂不考虑其它参数的影响，来分析积分作用下的曲线。
积分作用下，输入偏差变化的响应曲线与比例作用有很大的不同。假设被调量偏高时调门应关小，在定值有一个阶跃扰动时，Tout不会作阶跃变化，而是以较高的速率开始升高。
因Tout的响应较比例作用不明显，故被调量开始变化的时刻t2，较比例作用滞后。在t1到t2的时间内，因为Tout不变，即△e不变，所以Tout以不变的速率上升，即Tout是一条直线。在t2时刻，被调量开始变化时，Tout的速率开始降低。
到t3时刻，△e=0时，Tout不变。然后△e开始为正时，Tout才开始降低。
到t4时刻，被调量达到顶点开始回复，但是因△e仍旧为正，故Tout继续降低只是速率开始减缓。
直到t5时刻，△e=0时，Tout才重新升高。
由此可见，积分作用下，各曲线有如下特点：
2.1 积分作用与△e的趋势无关，与△e的正负有关，Tout 的上升和下降与△e的大小无关，速率与△e的大小有关。
2.2 被调量有阶跃扰动时，Tout无阶跃扰动。
2.3 被调量到达拐点时，Tout的趋势不变，速率减缓。
2.4 Tout到拐点时，必是△e=0时。
3 比例积分作用
比例积分作用是比例作用和积分作用的叠加。在简单系统中，仅仅靠比例作用即可使系统稳定，但是不可能实现无差调节。那么综合作用下如何判断设置的参数不当呢？比较简单的方法是，先判断积分作用。
3.1 积分参数不当：
积分作用过小很容易判断，那就是系统稳定的情况下，△e很难等于零。
系统不稳定有可能是比例带不当或积分过强。
如图，定值有阶跃扰动时，比例作用使Tout同时有一个阶跃扰动，同时积分作用使Tout开始继续增大。
T2时刻后，被调量响应Tout开始增大。此时比例作用因△e减小而使Tout开始降低（如图中点划线Tout（δ）所示）；但是前文说了积分作用与△e的趋势无关，与△e的正负有关，积分作用因△e还在负向，故继续使Tout增大，只是速率有所减缓。比例作用和积分作用的叠加，决定了Tout的实际走向，如图Tout（δi）所示。
只要比例作用不是无穷大，或是积分作用不为零，从t2时刻开始，总要有一段时间是积分作用强于微分作用，使得Tout继续升高。然后持平（t3时刻），然后降低。
在被调量升到顶峰的t5时刻，同理，比例作用使Tout也达到顶点（负向），而积分作用使得最终Tout的拐点向后延时（t6时刻）。
那么积分作用的这个特性对系统带来的影响，到底有利还是有害？
笔者未作深处考虑，觉得好像有害无益。
前面已经说过，在一个较为简单的系统中，仅仅靠比例作用是可以使系统稳定的。如图1，以t4为例，我们不能要求一步就使被调量趋于稳定（如图4），如果没有其它扰动的话，被调量的开始降低，说明了Tout有些过调，因为那么就需要将Tout再做一定幅度的回调。比例作用下Tout确实这样做了。说明如果不考虑其它因素，只要参数恰当，该系统可以稳定。
但是，因为积分作用的存在，阻止了Tout的回调。以图3中t5时刻为例，积分作用使Tout不但不回调，而且使过调增大了。这样必然影响了比例作用的回调效果。所以此时我们希望积分作用越小越好。但是为了消除静差，积分作用又必不可少，所以我们希望，在保证可以消除静差的前提下，积分作用弱些为好。大致的估计是，t6 — t5这段拐点的延时期，
在t7 — t5这段1/4波动周期内，所占比例不大于1/4，即
T滞后 =（t6 — t5）/ t7 — t5≤1/3
但是，比例和积分是互为影响的，如果比例作用太弱，即使积分作用恰当，也会造成T滞后 过大.
3.2 比例参数不当：
在定值扰动下，在其它干扰因素暂不考虑的情况下，并且假设扰动之前系统是稳定的，如果比例带过大，那么Tout单位扰动的变化量较小，被调量调整到定值的速度也很慢。
在测量值受到一个短时间的干扰的情况下，假设没有其它因素的干扰，如果比例带过大，那么因为Tout单位扰动的变化量较小，所以被调量很难纠正，它的第一个半周的波动量就会很大。当然最终被调量是会回复的，但是此时Tout已经调节过量了。当被调量回复时，Tout同样很难纠正上半周期的过调，所以下半个周期的Tout超调量会更大。由此可见，比例带过小带来的曲线特征有：
3.2.1.1被调量受到一个类似于脉冲的扰动后，其第一个半周期的超调量就会很大。
3.2.1.2 曲线呈发散或等幅震荡型。（是否如我所说，望大家批评）
3.2.1.3 波动周期长。
同样情况下，如果比例带过小，那么扰动刚一发展，比例作用及时发挥作用，Tout的调节使被调量及早得到抑制，但是这个调节一定会过调，使被调量向下半个周期大幅波动。由此可见，比例带过小带来的曲线特征有：
3.2.2.1被调量受到一个类似于脉冲的扰动后，其第一个半周期的超调量就会很大。
3.2.2.2 曲线呈发散或等幅震荡型。
3.2.2.3波动周期短。
4 微分作用
微分作用，不可单独使用。它用在滞后和惯性较大的环节。它可以在被调量有变化的趋势，而实际上还没有来得及有较大变化的时候，及时地调整Tout，因而微分作用有个超前调节的美称。许多人在调节质量不好的时候，往往想到微分作用，其实微分作用有一些“禁区”。总结起来，它有如下特点：
4.1 微分作用与△e的变化量无关，△e的变化速率有关，与△e的正负无关，与△e的变化趋势有关。
4.2 被调量有频率较快的变化，而这些变化并不能代表被调量总的变化趋势时（如水位调节系统），不能用微分作用。
4.3 被调量信号有干扰之类的抖动，而这些抖动没有被滤去时，不能用微分作用。
4.4 系统没有较大的惯性和滞后时，最好不加微分作用。
原因是显而易见的，前两项都不能正确地反映被调量的变化
趋势。而分不清变化趋势的调节，对被调量反而是一种干扰。最后一项加不加微分都对系统影响不大，干脆不加避免了可能的干扰。
微分作用有两个参数：微分幅度KD和微分时间KT。
在积分参数设置恰当之后，如果系统仍旧不能稳定，那就是
比例参数不当了。比例参数的判定各教科书中都已经阐明。
5 结束语+
我相信，只要能判断各曲线中，哪些情况是由哪些参数影响的，余下的事情就好做了。总之，在系统有波动时，要能够准确地分析出各参数的影响是不容易的。它需要长时间的观察分析，而仅凭一两篇文章就想搞通，也不大可能。以上仅仅是笔者的一些经验，有的也可能是臆断，陋误之处在所难免，希望各位专家指导批评。
参考文献：
[1]《自动控制原理》【作者】王万良
[2]《自动化仪表与过程控制》【作者】施仁 刘文江 王勇
[3]《集散控制系统原理及应用》【作者】何衍庆 黄海燕 黎冰
[4]《火电厂分散控制系统检修运行维护手册》【作者】赵燕平
作者简介：
宋俊（1971-），男，汉族，浙江杭州人，学历：本科，研究方向：仪表及控制自动化。
论文作者:宋俊
论文发表刊物:《电力设备》2017年第13期
论文发表时间:2017/9/22
标签：作用论文; 比例论文; 积分论文; 微分论文; 参数论文; 时刻论文; 系统论文; 《电力设备》2017年第13期论文;