PID 控制是一种反馈控制系统，它通过比较系统的期望输 出与实际输出的误差，产生控制信号来调节系统的行为。

PID 控 制算法的控制输出可表示为： Output=Kp×er+Ki ×∫erdt+Kd× d（er） dt （1）

其中，er 为测量值与给定值之间的误差，Kp，Ki ，Kd 为比例增益，积分增益，微分增益参数。

另外一种常用表达式为： Output=Kp× （er+ 1 /Ti × ∫erdt+Td× d（er）/ dt ）（2）

其中，Ti 为积分时间，Td 为微分时间。 前者多用于 PLC 或 DCS，后者多用于工业仪表控制器。两 种表达式的转换关系为：Ki = Kp /Ti ，Kd=Kp×Td

图1 温度PID控制回路

PID 参数整定就是确定比例系数（Kp ）、积分系数（Ki ）和微分系数（Kd ）的过程，以便使 PID 控制器能够在系统中实现稳定、快速、准确的响应。

常见的 PID 参数整定方法有：

（1）经验整定法是一种常见的 PID 整定方法，通过逐步改变 PID 控制器的参数，观察系统响应并调整参数值，以获得满意的 控制效果。该方法不依赖于系统的数学模型，而是根据经验知识 进行调整。

（2）自整定法通过系统的数学模型和实时反馈来自动整定PID参 数。自整定算法通常根据系统的稳态和动态响应特性进行参数优化。

图2 基于PCS7的PID控制流程

（1）将 Ki 和 Kd 设为 0。

（2）逐渐增加 Kp，直到系统开始出现振荡。逐渐减小Kp，直至系统振荡消失。记录此时的比例系数，设定 PID 的比例系数 Kp 为当前值的 60%~70％。

（3）逐渐减小 Ti ，直至系统出现振荡，然后再反过来，逐渐增大 Ti ，直至系统振荡消失。记录此时的 Ti，设定 PID 的积分时间 Ki 为当前值的 150%~180％。

（4）除温度调节外，其他调节变量不需要设置 Td。如果需要， 逐渐增加 Td，直到系统开始出现振荡。逐渐减小 Td，直至系统振荡消失。记录此时的 Td，设定 PID 的微分时间 Td 为当前值的 30％。

（5）最后，微调 Kp 和 Td，直到满足性能要求。 经验整定法适用于一些简单的系统和应用，对非线性和时变性系统则比较难整定，需要进行多次试验和观察，和一定的时间和耐心。

图3 蒸发器液位、温度、混合液流量趋势曲线和混合液组分显示

（1）鲁棒 PID 设计：使用鲁棒控制理论和方法，设计具有强 鲁棒性的 P I D 控制器，以应对模型不确定性和参数变化。

（2）自适应 PID 控制：采用自适应控制算法，能够根据实时 系统响应进行参数调整，以适应系统模型的变化。

通过比较分析，可以得出以下结论：

经验整定法是一种简单易用的方法，适用于一些简单的 系统和应用。然而，它对系统的非线性和时变性的适应性有限， 可能无法满足较高精度和稳定性的要求。通过比较分析不同 PID 整定方法的性能，可以根据实际应用需求和系统特性选择最合适的方法。在某些情况下，可能需要结合多种方法或采用高级整定方法，以获得更好的控制性能。