溫度控制系統(tǒng)首先要組成系統(tǒng)整體高精度的控溫系統(tǒng)，并分析溫度對(duì)象的特點(diǎn)和控溫影響因素，結(jié)合工況整定最佳PID控制參數(shù)，才能達(dá)到精確控制的目的。
1、先認(rèn)識(shí)溫度對(duì)象的特點(diǎn)
實(shí)踐證明溫度對(duì)象的特點(diǎn)是時(shí)間常數(shù)大，滯后現(xiàn)象嚴(yán)重。反映在控制系統(tǒng)上，就是被控溫度的變化滯后于溫控器的輸出。因?yàn)闊崃康膫鬟f是需要一定時(shí)間的，溫度上升的快慢與熱容量的大小有關(guān)，溫度上升與下降和時(shí)間的關(guān)系是一個(gè)指數(shù)曲線(xiàn)關(guān)系。而產(chǎn)生滯后則與熱量的傳遞過(guò)程有關(guān)，測(cè)溫元件也有一定的慣性，這些都會(huì)產(chǎn)生滯后現(xiàn)象。由于上述兩個(gè)特點(diǎn)，就給溫度控制系統(tǒng)帶來(lái)一些困難，因此要采取一定的措施來(lái)克服滯后現(xiàn)象。
2、進(jìn)行溫控器PID參數(shù)整定
當(dāng)溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)組成后，對(duì)象各通道的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性就很難改變了，因此控制過(guò)程就取決于PID參數(shù)了。PID參數(shù)整定就是針對(duì)特定的控制回路，求取保證控制過(guò)程最好的參數(shù)值。由于PID控制算法的變化層出不窮，當(dāng)自整定或修改溫控器的參數(shù)時(shí)，首先要確定這臺(tái)PID溫控器的控制算法類(lèi)型。
對(duì)于PID參數(shù)整定，主要有經(jīng)驗(yàn)法、臨界比例度法、衰減曲線(xiàn)法、自整定等。經(jīng)驗(yàn)法提供了溫度控制時(shí)的參數(shù)湊試范圍，即比例度δ為20%-60%，積分時(shí)間TI為3-10min，微分時(shí)間TD為0.5-3min。整定時(shí)把δ放至50%左右，TI調(diào)至6min，TD放至0。調(diào)整時(shí)先減小δ看變化曲線(xiàn)，再把TI從大往小調(diào)，看曲線(xiàn)的變化再進(jìn)行調(diào)整，基本差不多了再加TD。
衡量一個(gè)PID控制系統(tǒng)質(zhì)量的好壞，主要是看在外界干擾產(chǎn)生后，被控量偏離給定值的情況，假如偏離了以后能很快平穩(wěn)地回復(fù)到給定值，就認(rèn)為是好的。溫度控制系統(tǒng)要求控制無(wú)超調(diào)、無(wú)欠調(diào)，經(jīng)典PID算法在大滯后溫度控制中難以獲得理想效果，市場(chǎng)上占有率高的溫控器品牌其產(chǎn)品無(wú)一例外都有其獨(dú)到的控制算法。
3、溫度控制系統(tǒng)還應(yīng)重視以下幾點(diǎn)
要想精確控制好溫度，除做好PID參數(shù)的整定工作外，影響精確控制溫度的因素還有很多。應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
①溫度系統(tǒng)的控制精度與組成該系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的誤差有很大關(guān)系，只要知道了測(cè)溫元件、溫度變送器、顯示儀表、調(diào)節(jié)儀表、控制系統(tǒng)板卡的精度（或最大允許誤差），是可以用方和根方法來(lái)計(jì)算控制系統(tǒng)精度的。如果要達(dá)到精確控制溫度的目的，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、選型時(shí)就要綜合考慮選擇精度較高的儀表。在實(shí)際應(yīng)用中，組成系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)、各儀表的誤差可能是同方向，也可能是反方向，在同一系統(tǒng)中所有儀表出現(xiàn)同向誤差的可能性極小，故系統(tǒng)的誤差比理論計(jì)算的要小些。當(dāng)溫控器的測(cè)量、給定精度校好后，其他誤差對(duì)系統(tǒng)影響不是太大，即對(duì)閉環(huán)控制主回路的影響不大，這也是閉環(huán)負(fù)反饋的優(yōu)點(diǎn)。
②不能片面追求儀表的精度，如果工藝允許，適當(dāng)改變測(cè)量?jī)x表及溫控器的量程范圍，也是一種提高控制精度的手段。如溫度變送器量程的選擇，可直接影響到系統(tǒng)的控制精度和顯示的分辨率。
③對(duì)溫控器的性能要求是，當(dāng)測(cè)量值等于給定值時(shí)，控制器的輸出應(yīng)該能穩(wěn)定在任一輸出值上，溫控器的這種性能稱(chēng)為控制點(diǎn)。溫控器的輸出穩(wěn)定在任一值時(shí)，測(cè)量值與給定值之差就叫控制點(diǎn)偏差，控制點(diǎn)偏差就是調(diào)節(jié)精度。溫控器積分增益的大小決定著調(diào)節(jié)精度的高低，而溫控器的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)又決定著積分增益的大小。要提高調(diào)節(jié)精度，就要認(rèn)真做好溫控器的校驗(yàn)工作。
④PID工程整定的主要依據(jù)是4:1衰減比和各種不同的附加條件。在整定中如果只按衰減比進(jìn)行整定，是可以得到許多對(duì)積分與放大倍數(shù)相配合的數(shù)值，它們都能滿(mǎn)足4:1的衰減比，只有增加另一個(gè)附加條件時(shí)，才能從許多對(duì)數(shù)值中選出一對(duì)適合的值，這一對(duì)適合的值常稱(chēng)為“最佳整定值”，但不能理解成一組最好的數(shù)據(jù)，因?yàn)閷?duì)于不同的控制系統(tǒng)，最佳的必要條件不一定相同。要具體問(wèn)題作具體分析。如有兩個(gè)溫度控制系統(tǒng)，一個(gè)系統(tǒng)的要求是溫度穩(wěn)定、其偏差不能太大，而另一個(gè)系統(tǒng)則要求被控制溫度的數(shù)值恒定，對(duì)于這兩個(gè)系統(tǒng)一般的整定方法是可以滿(mǎn)足前者要求的，但用相同的整定方法，不一定能得到滿(mǎn)足后者要求的數(shù)據(jù)。因此在要求較高時(shí)，對(duì)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、組合、及PID參數(shù)整定都應(yīng)引起足夠的重視，否則很難達(dá)到預(yù)期的效果。
能熟練進(jìn)行PID參數(shù)整定，將溫度控制系統(tǒng)投自動(dòng)，這代表著工程技術(shù)人員的自動(dòng)化技能水平，但很多人并未真正掌握PID控制和PID參數(shù)整定，習(xí)慣于依賴(lài)溫控器的自整定功能完成參數(shù)整定，但在串級(jí)溫度控制等復(fù)雜過(guò)程控制時(shí)就束手無(wú)策。在本站“溫控器”產(chǎn)品頁(yè)面免費(fèi)分享白志剛工程師編著的《自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)解析與PID整定》一書(shū)，書(shū)中內(nèi)容沒(méi)有高深的理論公式，全是實(shí)戰(zhàn)干貨，理解了此書(shū)內(nèi)容真諦，高中學(xué)歷的儀表人也能整定PID參數(shù)，將PID控制弄透徹！對(duì)您有幫助，還是免費(fèi)的，趕快去產(chǎn)品頁(yè)面“溫控器”免費(fèi)領(lǐng)取這本書(shū)！
