导数项如何影响PID控制器性能?

PID的导数项可以改善控制回路的性能,但通常是有代价的

衍生物是PID内的第三个术语。在数学术语中,词衍生物被定义为曲线的斜率。在条带图表的上下文中看到数据导数表示错误的变化率 - 过程变量(PV)与设定点(SP)之间的差异。与PID控制器中的比例和积分术语一样,衍生项旨在纠正错误。有价值的第三个术语可以保持有效的控制,经验表明,衍生物的适当用途并不完全清楚。

PID的每一项都试图补充其他项,并增加控制过程动态的增量值。比例项测量PV距离SP的“多远”,积分项求和误差以确定PV距离SP的“多长时间”,而导数项评估过程中误差变化的“多快”。当误差率增加或减少时,导数响应的大小也会增加或减少。衍生工具的这一方面使其非常适合某些用途,但同样的特性使其完全不适用于大多数工业应用。

在考虑使用衍生工具时,应牢记以下几点:

  • 测量的数学

虽然“误差导数”在技术上是正确的,“测量导数”是更适合工业应用的PID方程形式。从实际角度看,与“误差导数”相关的数学可能导致过度波动——控制器输出行为的峰值通常被称为导数踢。相比之下,“测量导数”适用于SP变化的灵敏度水平,更适合实际应用。

  • 把噪音关小点

噪声是PV信号中的随机误差源。噪声对导数提出了重大挑战,因为PV信号中的额外激发可变性导致对CO的同等激动、导数驱动响应。通常,最终结果是相关控制回路的最终控制元件(FCE)过度磨损。对于大多数从业者来说,加速磨损的成本超过了通过使用衍生工具实现的控制回路性能的任何改进。

  • 小世界

由于光伏挥发性为衍生提出了实际挑战,因此工业应用范围变得相当狭窄。合适的环包括温度控制中使用的那些,一些用于pH控制,以及可以表征为具有高度惯性的其他环。这种环路的动态速度很慢,它们允许衍生物适当地纠正错误。大多数其他回路 - 流量,压力,水平等 - 可以太动,使得衍生物对FCE和其他过程仪器产生负面影响。

  • 太复杂了

虽然只使用比例项和积分项调整控制器相对简单和直接,但增加导数会使过程变得困难。第三个变量的添加以指数方式扩展了可能性数组。因此,通常需要额外的测试,这可能会浪费有限的资源,并导致生产率下降。通常情况下,成本大于收益。[vc_row css=“.vc_custom_1518713121206{利润率顶端:1%!important;}”][vc_column][vc_column_text]尽管面临这些挑战,但衍生工具可以在改进的控制回路性能. 为了帮助评估衍生工具的优缺点,各种PID调节软件包模拟不同形式控制器(即P-Only、PI、PID和带过滤器的PID)的响应,并评估对相关FCE的影响。然而,需要注意的是,大多数控制回路调整软件产品都难以准确地建模有噪声的过程数据。对于应用基于频率的建模的产品尤其如此。

就增加的复杂性而言,控制器优化最佳实践培训讲习班可以有帮助。大多数细节衍生的挑战,同时提供证明和实用的解决方案。并再次商业调整软件可以有用并减轻额外的难度。特别是一个产品已被证明可以处理嘈杂、高度振荡的过程动力学并且可以使用开环或闭环过程数据提供改进的控制器调整参数。

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