精準控溫的密碼——PID溫度控制參數的調節

更新時間：2024-01-11

Empowering Excellence. For a better future. | °LAUDA

PID 算法 —— 精準控溫的基礎

PID 是在自動化過程控制中應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）進行控制，告訴 CPU 如何輸出控制量，以使測量值與給定值一致，達到自動控制的效果。LAUDA 的恒溫控制系統，就是基于優秀的 PID 算法，實現高精度的溫度控制。

PID 溫度控制參數：

理想的 PID 溫度控制參數

在有著理想的 PID 控制參數的狀態下，實際溫度會在較短的時間內，與設定溫度一致。既不會產生溫度過沖（超出設定溫度），也不會長時間達不到設定溫度。

當實際溫度與設定溫度一致后，實際溫度會保持長時間的穩定，不會在設定溫度附近劇烈波動。

理想狀態下的最佳參數設置：

探索最佳的 PID 溫度控制參數

所有 LAUDA 設備出廠即設有調整好的 PID 參數，以 LAUDA Variocool 為例，當作為冷卻水循環設備運行時，出廠前已預設了 PID 控制參數，可以直接使用。

但是，對于不同的應用，如果更換不同的導熱液，就有可能會出現控溫不穩（導熱液的熱容量和粘度會影響控制性能），這時就需要根據具體情況，對 PID 控制參數進行現場調整。

首先，可以通過運行 LAUDA 自帶的參數自適應功能，對 PID 參數進行選擇。從控制面板上選擇 Menu - Setup - Control - Self adaptation ，通過運行 Self adaptation 程序，可以得到自動優化后的 PID 參數。

不過，在我們的實際工作中，難免會遇到較復雜的情況，自適應功能選擇的 PID 參數無法滿足控溫要求，這時就需要對 PID 參數進行人工調整，達到較好的控溫狀態。

實際參數設置中遇到的問題：

現象：溫度過沖

原因：Xp 過大

現象：長時間達不到設定溫度

原因：Xp 過小

比例范圍 Xp 代表對偏差比例 P 的控制。例如控制偏差為 2 K，Xp 設置為 10 K，則 P為控制偏差的 20％。

如果選擇的 Xp 過大，P 值較小，實際值會提前到達比例范圍，實際溫度容易過沖，超出設定溫度。

如果選擇的 Xp 過小，P 值保持 100% 的時間過長，控制值會迅速減小，實際溫度接近設定溫度的過程會過于緩慢。

現象：長時間達不到設定溫度

診斷：Tn 和 Tv 過大

現象：溫度不穩定

診斷：Tn 和 Tv 過小

復位時間 Tn 代表對積分部分 I 的控制，規定了對現有控制偏差進行積分的時間間隔。Tn 過大，控制偏差積分過慢，達到設定溫度的速度也會過于緩慢； Tn 過小，則導致積分運行太快，實際溫度會在設定溫度附近劇烈振蕩。

前置時間 Tv 代表對微分部分 D 的控制，它會影響實際溫度接近設定溫度的速度，并會抵消 P 和 I 對溫度控制的影響。前置時間 Tv 越大，輸出信號的衰減越強。根據經驗：Tv＝Tn×0.75，根據 Tn 值設定即可。

精準控溫，咨詢 LAUDA

以上為大家簡單介紹了用于精準控溫的 PID 參數設置。在實際的應用控制中，三種參數互相影響，還需要通過實驗摸索以及成熟的經驗，來最終確定合適的參數。如果您有任何疑問，歡迎咨詢 LAUDA！

我們是 LAUDA

精確溫度控制領域的專家。我們的溫度控制儀器和設備是許多重要應用的核心，為更美好的未來作出貢獻。我們是電動汽車、氫能、化工、制藥、生物技術、半導體和醫療技術領域的可靠合作伙伴，在研究、生產和質量控制中保證最佳溫度。65 年來，我們每天都以嶄新的面貌支持世界各地的客戶，提供專業的建議和創新的解決方案。