经验 | PID控制器选型原则与方法

PID(Proportional Integral Derivative)控制由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制领域，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。 在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器选型应根据控制对象特性及生产过程对控制系统的要求进行。

01 PID控制器选型基本原则

■ 五大基本原则：

1、工艺要求

当对象和测量元件的时间常数T较大，容量迟延大，纯滞后r很小，微分控制是首选。工艺要求较高时，应选用PID控制器或PD控制器。工艺要求不高时，可选用P控制器。

(注：前面的说法是为了让大家明白PID控制特性，现在的PID控制器同时具有P、I、D三个功能，并没有PI控制器或P控制器出售)

2、微分控制

当对象和测量元件的时间常数T较小，纯滞后t较大，用微分控制不一定有作用。

3、系统干扰

当对象的时间常数T较小，系统负荷变化较大时，为了消除干扰引起的余差，应选用PI控制器，如流量控制系统。

4、振荡

当对象的时间常数T较小，而负荷变化很快，这时用了微分控制和积分控制都容易引起振荡，对控制质量影响很大。如果对象的时间常数很小，采用反微分作用可能会有较好的效果。

5、复杂控制

当对象的纯滞后t很大，负荷变化也很大，简单控制系统可能无法满足要求，只能采用复杂控制系统，如串级控制来满足工艺生产的要求。

■ PID控制器选型其实就是将现场整理技术参数和功能要求编译为控制器厂家对应产品型号的过程。PID控制器选型需要明确以下几个方面的技术参数：：

1、控制器外形尺寸选择

控制器外形尺寸根据仪表柜盘面布置及开孔进行选择。

●国产PID控制器常见尺寸：48mm×48mm，72mm×72mm，96mm×96mm，96mm×48mm，48mm×96mm，160mm×80mm，80mm×160mm七种；

● 日本控制器常见尺寸：48mm×48mm，72mm×72mm，96mm×96mm，48mm×96mm四种；

● 欧美控制器常见尺寸：1/4DIN、1/8DIN、1/16DIN、1/32DIN四种。

2、工作电源

工作电源以85-265VAC宽电源居多，用24VDC电源要定制。

3、输入信号类型

现在国内外PID控制器基本是万能输入，但使用者必须明白：万能输入并非指可以适用于现场所有信号，每个厂家控制器可以万能输入的信号类型种类是不同的，所以需要明确输入信号类型。

4、输出信号

PID控制器输出信号有继电器触点输出、晶闸管无触点输出、晶闸管触发输出、SSR驱动电压输出、线性电流输出等，要根据控制对象接入信号类型要求来选择控制器输出。

辅助输出用于扩展功能，如加热/制冷双输出控制、电流变送输出、控制器的第二输出，辅助输出功能要选择向厂家提出才能实现。

5、报警、通信

控制器具有上下限报警功能。需要对温控器的数据进行采集或者在电脑上监测时，应选择有通信功能的。温控器大多用的是RS485通信，通信协议应向温控器厂家咨询，并由其提供相应的通信协议资料。

6、DC24V馈电

控制器可以选配带上DC24V馈电输出，给现场两线制变送器供电。

7、显示位数

显示位数越多，读数越精确，价格也越贵。常见的有3位、4位、5位，PID控制器通常显示位数为4位，可根据测量精度要求选择几位显示的控制器。

8、品牌选择 选择PID控制器品牌其实就是选择控制效果、性能和价格。PID控制器的控制效果是由其控制算法决定的，先进控制算法控制器效果优于经典PID控制算法的控制器。

温控器其控制算法更适用于复杂温度控制应用，有利于大幅减少温度过冲等不良现象，如果选用适用于过程控制的控制器用于温度控制，则控制效果往往不尽人意；特定工况需要选择根据特定工况编写算法的控制器，通用控制器不能满足要求。

如果控制系统对可靠性要求高，则需要选用性能优越的控制器品牌。控制效果好、性能优越的控制器价格会比普通控制器价格高，品牌也有附加值的。