控制器控制液位时的PI推荐参数
2026年02月24日 10:04:51
来源：云南昌晖仪表制造有限公司 >> 进入该公司展台
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液位是流程工业液体物理平衡的指示，所以液位是常见的一类积分对象。在液位PID控制中，常见的PID参数错误是使用了太小的积分时间，导致液位控制会等幅。
虽然知道要大幅度的增加积分时间，但是到底要增加到多少才合适呢？当液位控制会等幅异相位振荡，把积分时间×3只会得到一个更缓慢、更大幅度的等幅异相位振荡。
针对这个问题，最开始的液位控制的PI推荐参数，积分时间要达到300秒。在前面提到的两个例子中，都说明这个积分时间给的还是不够充分。为什么呢？
从下面的积分对象的Lambda整定公式中，可以看出PID的比例增益和飞升斜率成反比，和纯滞后也成反比。当罐子很大时，飞升斜率会很小，积分对象的纯滞后往往也不大，这时候Lambda整定推荐的比例增益是比较大的。积分时间小点也不会振荡，但是实际上液位控制使用的比例增益往往并不是很大。这实际上意味着一个比较大的λ，根据Lambda整定的规则，积分时间此时往往需要一个大的多的值。
而且实际上积分对象测试的难度也很大，如何让液位积分对象的整定方法更具有操作性呢？液位控制的PI推荐参数应该如何设置呢？
我们最近提出了一个反映液位积分对象特性的新名词：填充时间T。液位满量程对应的液体体积是能算出来的。控制器输出OP满量程对应的流速是已知的。填充时间就是用液体体积÷流速得到。这个过程类似OP变化了99%，同时液位也变化了99%时对应的等效时间常数。可以用计算代替阶跃测试和响应曲线画图。
根据Lambda整定规则，可知比例增益×积分时间一定要等于4倍的填充时间。所以液位控制的PI推荐参数可以设置为：4/T/0。
因为比例增益和积分时间的乘积不变，所以当比例增益变大的时候，积分时间可以更小从而得到更强的控制性能，当比例增益变小的事实，积分实现就要更大从而得到一个更弱的控制性能。这是积分对象使用PI控制的一个特性。
作者：冯少辉博士
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