过程控制
过程控制工程师应该关注PID参数整定和控制方案设计。强调通过操作分析发现问题，通过理解设计意图和操作思路分析问题，并用简单、有效、规范的方法解决问题。这些方法主要是顺控、PID整定和复杂控制。那么PID控制和APC先进控制哪个行？概括起来就三句话：PID行的，APC一定行；…
为保障企业的生产安全和人身安全，检测泄漏的可燃气体或有毒气体的浓度并及时报警以预防火灾与爆炸或人身事故的发生，各个企业都会安装可燃气体和有毒气体检测报警器进行检测。但是，在实际的使用过程和安全检查中，我们发现可燃气体和有毒气体检测器安装的位置总存在一些错误…
在当今科技快速发展的时代，生产过程自动化成为了推动制造业转型升级的核心驱动力。这一转变的核心，在于将人类积累的操作知识与技能嵌入到自动化系统中，实现从“手动”到“智动”的飞跃。生产过程自动化，实质上是对操作知识的深度自动化，它不仅改变了流程工业的面貌，更开…
在解决强因果单变量控制上，PID简单、有效、普适，PID的影响力和作用和有没有AI无关。AI是跨界降维，工程上用PID只能控制能控制的对象，但是AI一定在不知道的维度影响自动化行业。AI和PID应该会各安其位，并行不悖
工程师思维就是准确，简洁，有效，优化的解决问题的思维方式，往往需要对事物的本质有清晰认识。结构、约束和取舍是工程师思维的三个核心特征
在化工厂里一般都是工艺工程师起主导作用，这个也可以理解因为工艺工程师不仅仅运营工厂有时也参与设计。在中国有过程控制工程师岗位的工厂不多，对过程控制的理解也有偏见。工艺工程师会认为：过程控制工程师不懂工艺，把我的要求实现就可以了。这是对过程控制和过程控制工程…
通过反馈控制和PID，克服工业过程中的不确定性干扰，将工艺参数稳定在目标值。是实现装置本质安全的有效手段。反馈控制回路如何抑制扰动？本文给大家解决问题的答案
在选择既属于可燃气体又属于有毒气体测量仪表时，不要纠结叫啥探测器，都是一种探测器，叫啥都一样，如果选择催化燃烧式，一定要注意标定气体和实际泄漏气体一致
让我们珍视每一次现场调研和解决过程控制问题的机会，深入挖掘那些隐藏在数据背后的真相。让我们以开放的心态，接纳和学习新技术、新方法，不断提升自己的认知能力和系统思维。只有这样，我们才能在技术探讨的道路上不断前行，为解决真实问题贡献自己的力量
现场有神明要想创造性地解决问题，需要现时、现地、现装置，具体情况具体分析。这件事并不容易。综合使用已有的各种手段，抗扰而不干扰。认知能力和系统思维要比PID参数整定更重要。好的控制方案简单深刻而且最优
PID从发明出来到今天已经100多年了。工业上绝大部分的工艺参数也是PID控制。可是关于PID还是普遍认为，其有改进优化的必要。总是感觉PID的能力有限。关于PID的实践和认知的差别，颇有点“不知道自己知道”的感觉，其实PID是可控万物之法
PID参数整定研究既需要理论基础，又需要工程的视角和经验。这件事情其实非常复杂。以前没有讲清楚可能是因为有人清楚但是没有讲，也可能是讲了但是工业界不了解，更可能是同时具备理论与实践，并关注PID参数整定的人很少
从更广泛意义上看，选择积分时间等于时间常数后，比例增益应该和时间常数成正比，和增益、纯滞后成反比。想获得不同的闭环性能可以选择不同的系数。这样可能的整定公式可以描述如下。其实a=2超调、a=3临界阻尼，a=3无超调、a=4过阻尼这些都是理论值的近似。而且当a≥2时，(a-1…
NAMUR是一个致力于推动工业自动化领域规范化、标准化和技术发展的行业组织，通过成员间的合作和知识共享，对工业自动化系统的设计、操作和维护提供支持和指导；OPAF开放过程自动化论坛已经成为一个重要的国际平台，汇集了整个过程自动化行业的领军企业和专家。通过促进开放标准…
知道PID的能力还是解决不了问题，要想发挥PID的能力还需要做点工作。PID参数整定与复杂控制是问题的两个关键。把问题研究明白后就要把复杂的知识简单化。把频域分析、拉氏变换、零极点的难度降低到响应曲线画图的难度，找到普适的整定方法，将三参数的PID整定减少为两参数的PI…
过程控制是实践的艺术。从简单的PID和单回路反馈控制开始，过程控制逐步发展成枝繁叶茂的科技大树。很多枝和叶具有扎实的理论基础，也有很多扎根于直觉的土壤。自控之树也是一大套“菜谱”，看菜下料，厨随客味。经验很重要，经验给人信心。新手对参数整定具有强烈的畏惧感，因…
世界的十种算法究竟有哪些？本文列出一份小小的清单，排名不分先后：合并排序，快速排序与堆排序；傅利叶变换与快速傅利叶变换；迪杰斯特拉算法；RSA 算法；安全哈希算法；整数分解；链接分析；比例微积分算法9、数据压缩算法和随机数生成算法
为什么消防的柴油泵房和UPS间不需要设置气体检测仪?昌晖仪表仪表依据相关规范分析其原因
ZN整定方法的临界比例度方法，要求闭环使用纯比例使闭环系统等幅振荡。万晖老师的结论：纯比例引起的闭环系统振荡，其振荡周期和纯滞后和时间常数的比值相关，一定在2倍纯滞后和4倍纯滞后之间。比值越大越靠近2倍纯滞后，比值越小越靠近4倍纯滞后，比值等于1靠近3倍纯滞后。后…
理解Lambda整定方法推导的内容需要掌握拉普拉斯变换和传递函数等控制领域相关知识，这部分知识内容超过了本文的范畴，本文直接使用了这些知识。Lambda整定方法的推导使用了分析设计方法
1942年，在著名的论文“自动控制器的最佳设置”中，泰勒仪器公司销售工程部的J. G. Ziegler和工程研究部的N. B. Nichols提出了两个形成适当控制器参数的程序，开启了现代PID工程整定之路。Ziegler比Nichols年长几岁，两位传奇工程师1997年同一年离世。Nichols后来还在麻省理工…
在Lambda整定方法和期望闭环时间常数取值范围确定后，现场整定过程的难点过渡到如何获取被控对象的控制模型。在实际自衡对象中，大部分都不是标准的一阶纯滞后对象，很多人进行了模型辨识和降阶的工作。后面展示的例子说明，这些以准确拟合为目标的降阶方法得到的一阶纯滞后控…
ZN整定方法中蕴含的这个推论：比例有界，以前没有被发现。如何设置积分作用实现闭环响应有超调无振荡也没有被提出
经典复杂控制来源于实践，其实反映了工程师解决控制问题的思路，是解决问题方法的组合。复杂控制策略简单易行，往往可以极大地扩展单回路反馈控制的能力，但仅限于低维系统。用这些方法来实现一个具有许多被控变量和操纵变量的变量协调优化是非常困难的。高维多变量协调优化问…
自动控制方案设计原则包括：奥卡姆剃刀原理；细节决定成败，规范赢得未来；控制方案要综合考虑，有多变量协调优化的思想；学以致用，实事求是和来源于实践，高于实践
工艺条件和控制要求决定控制方案设计。虽然操纵变量和被控变量不改变，但是当控制目标、优先级不同时，上述的复杂控制方案需要相应修改。这里昌晖仪表和大家讨论使用两类控制策略设计的案例，方便大家借鉴
昌晖仪表以流量变频优化控制和换热器处理量优化控制为例，让大家了解阀位控制应用的具体情况
大小阀阀位控制系统方案设计：小阀用来考虑控制系统的快速性和有效性，而大阀用来保证小阀始终可调节。阀位控制系统保证了小阀的可调范围，提供了小阀的灵敏度。当仅使用大阀进行控制时，控制性能无法满足高要求，当仅使用小阀进行控制时，小阀的调节范围无法满足大范围流量控…
在什么情况下才需要超驰控制？超驰控制是进行PID约束控制以优化过程操作并防止异常操作条件的主要方法之一，是否需要超驰控制，应按如下步骤进行判断：超驰控制是针对多种不同工况的冲突而做出的一种解决方案；多种工况只有一种调节手段，也就是说：整体缺少一个控制自由度；多…
比值控制是一种简单且常用的前馈应用，一般的前馈控制都是加法，而比值控制属于乘法前馈控制。在比值控制中，动态可以忽略不计。比值控制一般实现两个变量的绝对量比，而前馈-反馈联合控制中的前馈往往实现的是两个变量的增量比。这个区别可以作为反馈-比值控制方案和前馈-反馈…
由于前馈控制需要过程模型，所以前馈控制不像反馈控制那样常用。反馈控制和前馈控制具有互补性质。反馈控制可以减少慢速干扰的影响，前馈控制可以更快减少干扰的影响。反馈控制对过程模型的变化相对不敏感，前馈对过程模型的参数变化更为敏感。反馈可能引起不稳定，而前馈不会…
前馈控制不考虑过程变量。它对已知过程干扰的感知或测量做出反应，使其成为补偿和协调控制，以使干扰和控制的影响互相抵消.前馈控制嵌入反馈控制回路中，通过最小化主要过程干扰的影响来显著改进控制性能，再通过反馈消除其他干扰造成的稳态偏差。重要的是要记住，前馈控制主要…
遵守前馈控制设计准则可确保在适当时使用前馈控制。前馈控制和反馈控制是独立的算法，双重修正会导致过程变量超调，控制性能下降。总之，当扰动动态非常快且存在PID反馈控制时，不应当使用前馈控制。当然，如果不存在反馈，则无论扰动动态如何，都可以应用前馈控制
串级控制是一种利用额外测量值来提高控制性能的有效控制策略，串级控制PID参数整定只要注意主副回路合理地选择期望闭环时间常数(λ)即可
串级控制特点：串级控制有几个优点，其中大多数可以归结为将慢速控制回路与最终控制元件中的非线性隔离开。只有当副回路的动态比主回路的动态快时，串级控制才是有益的；当副回路没有明显快于主回路时，除了串级控制的好处减少之外，两个回路之间还存在可能导致不稳定的相互耦…
要实现串级控制，我们必须能够识别副过程变量。液位作为主过程变量，控制液位仍然是我们控制策略的核心设计目标。副过程变量可以选择排液流量。按串级控制设计准则：①排液流量已经用传感器测量；②控制液位的阀门(最终控制元件)也可以控制排液流量；③扰动影响液位控制，也会…
遵守串级控制设计准则可确保串级控制设计正确，并仅在适当的情况下使用。前两项涉及串级控制的选择。当然，只有当单回路控制不能提供可接受的控制性能时，才有必要进行诸如串级控制之类的改进。单回路控制在被控对象动态速度快、纯滞后时间小、干扰小且速度慢的情况下可以提供…
复杂控制也称为多变量PID控制，是在单回路控制系统的基础上，再增加计算环节、控制环节或者其他环节的基于PID算法的组合控制算法。包括：串级控制、前馈控制、比值控制、超驰控制、分程控制、阀位控制等。三冲量汽包液位控制、交叉限幅控制、支路温度平衡控制等特定用途的组合…
虽然昌晖仪表已经提供了常规控制回路的λ整定方法，但是在很多更具挑战的情况下，根据不同控制目标仍需要选择不同的λ。表1汇总了不同情况下建议的期望闭环时间常数λ
液位控制回路在工业过程中很常见。一般液位被控对象都是积分过程，针对具有积分特性的液位的PID控制器参数整定存在两类常见错误，本文分享解决这些问题的具体方法
流量控制回路使用弱比例、强积分的PID参数，适用范围更宽、控制器鲁棒性更好，是一种综合考虑了可能存在的大纯滞后特性的合理选择。为了控制这类快速对象，推荐的PID参数为0.25/20/0
一个控制回路的设定值阶跃响应趋势图，也是在进行控制回路优化时常用的设定值阶跃响应趋势图。这类趋势图一般要包括设定值、过程变量、PID控制器输出三根曲线，这个设定值阶跃响应趋势图蕴含着很多信息
积分过程的过程变量在开环情况下仅在平衡点是稳定的，积分对象过程变量的响应曲线总是有超调。如果是比例作用引起的同相位振荡，仅仅简单地加大积分时间、减弱积分作用往往不能完全消除振荡；如果比例作用合适，太强的积分作用会造成PID控制器输出和过程变量的异相位振荡，如果…
比例增益和积分时间的变化对自衡对象设定值阶跃响应曲线的影响：响应曲线为有超调无振荡的最优状况。随着比例增益和积分时间的变化，无论是翻倍还是减半，自衡对象设定值阶跃响应过程的每一个曲线都显著不同
根据经验，任何过程的动态特性都是不同的，就算它们可以生产相同的产品，使用相同的仪器，并在相同的时间生产，但是，就像双胞胎一样，它们不可避免地会发展出独特的特点。每个化工过程的控制方案都有其独特性。尽管如此，生产过程确实具有一些共同的特征，绝大部分的生产过程…
Lambda整定方法理论非常严密，可是由于使用了传递函数和频域知识，很多非自控专业的工程师还是看不太懂。我们尝试基于响应曲线得到Lambda整定公式，使用的Lambda整定方法的推导过程其实和《PID整定理论与实践》里的方法看起来已经大不相同，但是殊途同归，得到了一样的Lambda整…
积分对象的Lambda整定方法可以归纳为：微分不用、积分足够、比例适当表4-1 自衡和积分对象的特性描述对比
类似锅炉汽包水位的反向过程，在PID控制器输出阶跃变化时，过程变量会有反向响应，这类过程被称为反向过程，也被称为非最小相位过程。使用PID对此类对象进行控制时要同时抑制反向和超调，给出合理的PID参数是非常困难的。基于响应曲线使用Lambda整定方法是解决这类问题的有效方…
对于小纯滞后被控对象，选择最强PID参数，设定值阶跃变化时也不会振荡。小纯滞后对象不建议更大幅度地增大λ而是选择比例先行PID或者限制设定值的变化速度。在闭环系统稳定的前提下，如何合理地选择λ也是PID参数整定需要综合考虑的地方，大时间常数对象也不需要使用微分
自衡对象响应曲线，指的是在自衡被控对象处于稳态时对控制器输出做阶跃变化后的响应曲线。自衡对象特性计算需要知道4个参数△OP、△PV、τ和T。稳态的△OP和△PV可以在响应曲线中很容易获得。63.2%△PV对应的时间为τ+T的时间终点，τ+T的时间起点为控制器输出开始阶跃变化的时…
