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何為控制回路的同相位振蕩？何為同相位振蕩的處理三原則？

閱讀：5發(fā)布時(shí)間：2026-9-1

什么是控制回路的同相位振蕩？當(dāng)一個(gè)控制回路投自動(dòng)時(shí)，表現(xiàn)出有規(guī)律的振蕩。有三種的情況：

1、非線性振蕩
過(guò)程變量方波，輸出鋸齒波。這是PID控制器輸出非線性造成的，消除非線性是此時(shí)的。消除方法包括工作點(diǎn)移動(dòng)、調(diào)校定位器、維修或更換等；

2、異相位振蕩
當(dāng)PID控制器輸出在頂點(diǎn)時(shí)，過(guò)程變量正好在設(shè)定值附近。這是積分作用太強(qiáng)的表現(xiàn)，減弱積分作用是此時(shí)的。如果還是異相位振蕩就繼續(xù)大幅度的減弱積分作用，直到異相位振蕩消失。液位控制的異相位振蕩很常見(jiàn)；

3、同相位振蕩
當(dāng)PID控制器輸出在頂點(diǎn)時(shí)，過(guò)程變量也正好在遠(yuǎn)離設(shè)定值的頂點(diǎn)附近。此時(shí)根據(jù)根因的不同，處理的原則有三種：①消除振蕩源；②降低比例作用；③增加比例作用。

同相位振蕩的處理原則
1、手動(dòng)振蕩消失
把控制回路設(shè)置為手動(dòng)模式時(shí)振蕩消失，則說(shuō)明振蕩是比例作用太強(qiáng)或者耦合回路引起的。一般把比例增益除以3，就不會(huì)振蕩了。如果是耦合回路引起的振蕩，任何一個(gè)耦合回路把比例增益除以3，都可以不振蕩。如果對(duì)控制性能不滿意可以適當(dāng)加強(qiáng)積分作用。如果還是不滿意可以考慮前饋或者串級(jí)的復(fù)雜控制方案。如果還是不滿意可以降低預(yù)期或者改進(jìn)設(shè)備。

2、手動(dòng)振蕩加劇
把控制回路設(shè)置為手動(dòng)模式時(shí)，振蕩周期不變振蕩幅度變大，則說(shuō)明振蕩是外部干擾引起的。一定有另一個(gè)等幅振蕩的控制回路在影響該控制回路。這個(gè)控制回路往往在上游設(shè)備上，比如在某丁二烯裝置上通過(guò)整定一個(gè)塔的壓力控制，解決了后面第三個(gè)塔的溶劑換上波動(dòng)問(wèn)題。為了在振蕩源消除干擾，采用從前到后，從外到內(nèi)，對(duì)所有相關(guān)控制回路進(jìn)行整定。如果不能消除振蕩源，就只能加強(qiáng)比例作用以對(duì)抗擾動(dòng)。

3、手動(dòng)振蕩不變
把控制回路設(shè)置為手動(dòng)模式時(shí)，振蕩變化不大?？赡苁菧y(cè)量有噪聲也可能是控制作用太弱了。此時(shí)推薦的做法是適當(dāng)增加濾波，并把比例增益至少乘以3看看振蕩情況。如果振蕩幅度沒(méi)有變大可以繼續(xù)加強(qiáng)比例作用。下圖的整定就是用了工程方法，比例增益是原來(lái)的10倍。

“"，這句整定的口訣僅僅適用于單回路的情況。在實(shí)際整定過(guò)程中要有全局觀和系統(tǒng)觀，具體情況具體分析，根因不同解決的方法也非常不同。既要直面現(xiàn)實(shí)承認(rèn)問(wèn)題，也不要刻舟求劍機(jī)械照搬。參數(shù)整定時(shí)要膽大心細(xì)。在現(xiàn)場(chǎng)工作因?yàn)樾》鹊膮?shù)調(diào)整，工程師都做過(guò)嘗試，所以筆者調(diào)整的幅度會(huì)大很多。

即便有了同相位振蕩的處理三原則，也可能還是不能解決問(wèn)題。原因可能是參數(shù)調(diào)整的幅度也可能是更復(fù)雜的問(wèn)題。

給大家留一個(gè)問(wèn)題：如果當(dāng)PID控制器輸出在頂點(diǎn)時(shí)，過(guò)程變量既不在設(shè)定值附近，也不在頂點(diǎn)附近，而是在設(shè)定值和頂點(diǎn)之間。此時(shí)應(yīng)該如何處理呢？

作者：馮少輝博士

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