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PID 算法 —— 精準(zhǔn)控溫的基礎(chǔ)
PID 是在自動(dòng)化過(guò)程控制中應(yīng)用最為廣泛的一種方法。PID 即按偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）進(jìn)行控制，告訴 CPU 如何輸出控制量，以使測(cè)量值與給定值一致，達(dá)到自動(dòng)控制的效果。LAUDA 的恒溫控制系統(tǒng)，就是基于優(yōu)秀的 PID 算法，實(shí)現(xiàn)高精度的溫度控制。
PID 溫度控制參數(shù)：
參數(shù) | 參數(shù)名稱(chēng) | 調(diào)節(jié)部分 |
Xp | 比例范圍 | P |
Tn | 復(fù)位時(shí)間 | I |
Tv | 前置時(shí)間 | D |
理想的 PID 溫度控制參數(shù)
在有著理想的 PID 控制參數(shù)的狀態(tài)下，實(shí)際溫度會(huì)在較短的時(shí)間內(nèi)，與設(shè)定溫度一致。既不會(huì)產(chǎn)生溫度過(guò)沖（超出設(shè)定溫度），也不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間達(dá)不到設(shè)定溫度。
當(dāng)實(shí)際溫度與設(shè)定溫度一致后，實(shí)際溫度會(huì)保持長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定，不會(huì)在設(shè)定溫度附近劇烈波動(dòng)。
理想狀態(tài)下的最佳參數(shù)設(shè)置：
探索最佳的 PID 溫度控制參數(shù)
所有 LAUDA 設(shè)備出廠即設(shè)有調(diào)整好的 PID 參數(shù)，以 LAUDA Variocool 為例，當(dāng)作為冷卻水循環(huán)設(shè)備運(yùn)行時(shí)，出廠前已預(yù)設(shè)了 PID 控制參數(shù)，可以直接使用。
但是，對(duì)于不同的應(yīng)用，如果更換不同的導(dǎo)熱液，就有可能會(huì)出現(xiàn)控溫不穩(wěn)（導(dǎo)熱液的熱容量和粘度會(huì)影響控制性能），這時(shí)就需要根據(jù)具體情況，對(duì) PID 控制參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。
首先，可以通過(guò)運(yùn)行 LAUDA 自帶的參數(shù)自適應(yīng)功能，對(duì) PID 參數(shù)進(jìn)行選擇。從控制面板上選擇 Menu - Setup - Control - Self adaptation ，通過(guò)運(yùn)行 Self adaptation 程序，可以得到自動(dòng)優(yōu)化后的 PID 參數(shù)。
不過(guò)，在我們的實(shí)際工作中，難免會(huì)遇到較復(fù)雜的情況，自適應(yīng)功能選擇的 PID 參數(shù)無(wú)法滿(mǎn)足控溫要求，這時(shí)就需要對(duì) PID 參數(shù)進(jìn)行人工調(diào)整，達(dá)到較好的控溫狀態(tài)。
實(shí)際參數(shù)設(shè)置中遇到的問(wèn)題：
現(xiàn)象：溫度過(guò)沖
原因：Xp 過(guò)大
現(xiàn)象：長(zhǎng)時(shí)間達(dá)不到設(shè)定溫度
原因：Xp 過(guò)小
比例范圍 Xp 代表對(duì)偏差比例 P 的控制。例如控制偏差為 2 K，Xp 設(shè)置為 10 K，則 P為控制偏差的 20％。
如果選擇的 Xp 過(guò)大，P 值較小，實(shí)際值會(huì)提前到達(dá)比例范圍，實(shí)際溫度容易過(guò)沖，超出設(shè)定溫度。
如果選擇的 Xp 過(guò)小，P 值保持 100% 的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，控制值會(huì)迅速減小，實(shí)際溫度接近設(shè)定溫度的過(guò)程會(huì)過(guò)于緩慢。
現(xiàn)象：長(zhǎng)時(shí)間達(dá)不到設(shè)定溫度
診斷：Tn 和 Tv 過(guò)大
現(xiàn)象：溫度不穩(wěn)定
診斷：Tn 和 Tv 過(guò)小
復(fù)位時(shí)間 Tn 代表對(duì)積分部分 I 的控制，規(guī)定了對(duì)現(xiàn)有控制偏差進(jìn)行積分的時(shí)間間隔。Tn 過(guò)大，控制偏差積分過(guò)慢，達(dá)到設(shè)定溫度的速度也會(huì)過(guò)于緩慢； Tn 過(guò)小，則導(dǎo)致積分運(yùn)行太快，實(shí)際溫度會(huì)在設(shè)定溫度附近劇烈振蕩。
前置時(shí)間 Tv 代表對(duì)微分部分 D 的控制，它會(huì)影響實(shí)際溫度接近設(shè)定溫度的速度，并會(huì)抵消 P 和 I 對(duì)溫度控制的影響。前置時(shí)間 Tv 越大，輸出信號(hào)的衰減越強(qiáng)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：Tv＝Tn×0.75，根據(jù) Tn 值設(shè)定即可。
精準(zhǔn)控溫，咨詢(xún) LAUDA
以上為大家簡(jiǎn)單介紹了用于精準(zhǔn)控溫的 PID 參數(shù)設(shè)置。在實(shí)際的應(yīng)用控制中，三種參數(shù)互相影響，還需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)摸索以及成熟的經(jīng)驗(yàn)，來(lái)最終確定合適的參數(shù)。如果您有任何疑問(wèn)，歡迎咨詢(xún) LAUDA！
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精確溫度控制領(lǐng)域的專(zhuān)家。我們的溫度控制儀器和設(shè)備是許多重要應(yīng)用的核心，為更美好的未來(lái)作出貢獻(xiàn)。我們是電動(dòng)汽車(chē)、氫能、化工、制藥、生物技術(shù)、半導(dǎo)體和醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域的可靠合作伙伴，在研究、生產(chǎn)和質(zhì)量控制中保證最佳溫度。65 年來(lái)，我們每天都以嶄新的面貌支持世界各地的客戶(hù)，提供專(zhuān)業(yè)的建議和創(chuàng)新的解決方案。
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