PID控制器模拟器使用方法简介（附：PID模拟器部分翻译为中文）

前 言

上周《PID是什么及在TIA平台上的应用（附：PID模拟器）》发布后，很多剑控友人询问PID模拟器的使用方法，因此，今天我专门写一篇了《PID控制器模拟器使用方法简介》，希望能帮到有需要的朋友们

附件中的这个工作表模拟了一个简单的液位控制。采用 PID 算法模拟过程，你可以将自己实际的条件输入到其中，通过更改 PID 的值来找到最优的参数，条件要尽量跟事实相符，这样就可以大大缩减调试的时间。

1  

模拟器简介

采样时间∆t = 1s。系统最初处于稳定状态，可设置的输入流量等于输出流量(参见表格“计算”，单元格 J21)。

在 t = 0 时，它通过泵对排放管路进行阶跃干扰(参见“计算”单元 J24)。

通过质量平衡计算实际水平(现值)(参见“计算”页，单元格 C44:C2116)。显然，在实际情况下，有一个液位变送器“读取”并在控制器上与 PV 通信。

可以在系统中放入一个死区时间(参见“计算”，单元格 J25)，只是为了查看对 PID 控制器的影响。

算法 PID 确定对调节阀的控制动作，从而改变进口流量。

控制阀具有线性特性:Fin= %开度阀/ 100 * Fmax, in。

要禁用微分动作，只需设置 Td = 0(参考单元格 J8 中的“计算”)，而要禁用积分动作，单元格 J9 中设置值为 0 即可。

2   

模拟器调节

以下数据框中，粉色的数据是可以修改的，蓝色数据是计算而来，不能修改。

以下为控制器参数的设置

其中 ：

KP，代表比例（Proportional）作用

TI，代表积分（Integral）作用时间

TD，代表微分（Derivative）作用时间

积分 on(1)/off(0)，1 为打开积分作用，0 为关闭积分作用

Opening valve，为输入流量除以输出流量乘以 100（参考单元格 J21/J17*100）

Controller action，为正反馈或者负反馈

Direct，若 PV > SP 时，则 CO(控制器输出信号)增大

Indirect，当 PV > SP 时，则 CO(控制器输出信号)减小

以下为过程参数的设置

其中 ：

Control valve，为阀门的类型

Fail close，代表常闭阀 Fail open，代表常开阀

Fmax in，为输入流量

液位最低值，代表液位最低值

液位最高值，代表液位最高值

设定值 (SP)，为设定值

Fout=Fin，为输出流量

直径，为容器直径，单位（m）

Section，为死区部分

干扰，为稳态误差

死区时间，为死区时间

3  

PID 调试

为了便于调试，现将输出图形和参数设置放在了同一页面，方便查看，便于修改参数。

可以首先根据实际情况填写控制器的类型，是正反馈还是负反馈，控制阀的类型是常开阀还是常闭阀，进出流量的大小，储罐的高低液位等条件，通过调整 PID 的参数来观察图形的变化。

PID模拟器部分翻译成中文 下载地址：

https://share.weiyun.com/x8YJGdo3

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2023年6月