反馈控制回路如何抑制扰动
2026年03月01日 08:15:53
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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在化工生产过程中，所谓的性原理，实际上按三传一反两衡原则分析问题如果化工装置能被研究清楚，变成一个确定性系统，那么就不会有安全事故发生。化工装置本质上是一个复杂系统，很多内在特性并没有被充分掌握，过程不确定性不可避免。作为复杂系统的一部分，以装置自动化提升为核心目标的控制回路优化也非常复杂，只是控制回路优化复杂工作的一部分，这也是PID参数自整定软件没有工业普及的根本原因。
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。
1、不自扰
控制回路投自动，首先要尽量避免由于控制作用太强，引起的自激性有规律振荡。自激性有规律振荡，会导致波动在整个流程中持续传播。一旦装置运行中，出现工艺参数有规律的波动，不是定期作业干扰，控制回路的抗扰不足造成的，就是控制作用太强参数导致的。
PID参数太强引起整个装置不稳定，而且又没有找到根本原因，导致形成了早期“自动没有手动稳”的概念。尤其是液位控制，现场大量的液位控制都存在积分作用太强，导致的有规律振荡在系统内传播的问题。其实只要操作人员能完成的操作都可以通过程序自动实现。
异相位振荡、非光滑振荡往往是控制回路本身的问题。同相位振荡则可能是比例作用太强或外部干扰造成。关于异相位振荡、非光滑振荡和同相位振荡这三种振荡可以看《》。
2、抗扰
有的工艺参数明明已经被一个控制回路控制了，但是当干扰出现后还是需要人工干预。这种干预就是控制回路抗扰能力不足的表现。“行有不得，反求诸己”不等不靠不要，想方设法提高装置的抗扰能力有两个方法：1)使用Lambda方法进行PID参数优化；2)如果还是不行，就要重新进行工艺需求分析和控制方案改进。一般说来PID参数整定比较标准，通过参数整定，提高控制回路抗扰能力比较容易。但是想对已有的控制方案进行重新改进，以提高其抗扰能力比较困难。因为这种改进，往往牵涉到多控制回路的解耦、变量配对等深层次问题。这部分工作很多是装置安全高效运行的关键，而且艺术性很高，可能需要过程控制专家的指导。要提高理解本质需求的思维方法和设计合理控制方案的认知能力。
有控制回路但是偶尔人工干预，会造成干扰没有被充分抑制，从而引起装置波动。控制回路出工不出力也是一种“假自动”，是很多提供PID整定服务的公司容易犯的错误。当真正的干扰出现时，这种PID参数会增加装置的安全风险。应该把有控制回路，但是偶尔需要干预帮助的控制回路，放到更高优先级去解决掉。
3、消除干扰
由于自身原因或者干扰复杂性，当出现控制性能始终不能满足要求时。通过设备或者仪表提高本质抗扰能力，或者想办法在源头上消除干扰，才能提升控制性能。一般说来，如果操作工的操作，能够确保工艺参数稳定在目标值，则更换设备，消除干扰不是必要的。
认为工艺或者仪表有问题，建议更换要非常谨慎，因为这些改进，也可能达不到预期。操作工不能处理的干扰，才是真正的需要消除的干扰。这个决定与投资有关。工程师要学会使用有限的资源实现合适的目标。结构、约束和取舍是工程师思维的三个核心特征，简单说就是发挥聪明才智，花小钱办大事。
控制回路评价：抗扰不自扰、操作干预少；过程控制工程师要求：会整定、有方案、不犯错。
作者：冯少辉博士
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