參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查。先是比例后積分，最后再把微分加。曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大。曲線漂浮繞大彎，比例度盤往小扳。曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降。曲線波動(dòng)周期長，積分時(shí)間再加長。曲線振蕩頻率快，先把微分降下來。動(dòng)差大來波動(dòng)慢，微分時(shí)間應(yīng)加長。理想曲線兩個(gè)波，前高后低四比一。一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低。我們要收集的曲線有：1） 設(shè)定值。作為比較判斷依據(jù)；2） 被調(diào)量波動(dòng)曲線。3） PID輸出。就這么簡單，如果是串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，我們還要收集：4） 副調(diào)的被調(diào)量曲線；5） PID輸出曲線。第二章PID參數(shù)整定上一章簡單介紹了自動(dòng)調(diào)節(jié)的發(fā)展歷程。搞自動(dòng)的人，許多人對如何整定PID參數(shù)感到比較迷茫。課本上說：整定參數(shù)的方法有理論計(jì)算法和經(jīng)驗(yàn)試湊法兩種。理論計(jì)算法需要大量的計(jì)算，對于初學(xué)者和數(shù)學(xué)底子薄弱的人會(huì)望而卻步，并且計(jì)算效果還需要進(jìn)一步的修改整定，至今還有人在研究理論確認(rèn)調(diào)節(jié)參數(shù)地方法。所以，在實(shí)際應(yīng)用過程中，理論計(jì)算法比較少。經(jīng)驗(yàn)試湊法最廣為人知的就是第一章提到的整定口訣了。該方法提供了一個(gè)大致整定的方向形性思路。當(dāng)時(shí)整定參數(shù)，需要兩只眼睛盯著數(shù)據(jù)看，不斷地思考琢磨。上世紀(jì)90年代的時(shí)候，我就曾經(jīng)面對著I型和II型儀表，就這么琢磨。如果是調(diào)節(jié)周期長的系統(tǒng)，比如汽溫控制，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間?？茖W(xué)發(fā)展到了今天，DCS應(yīng)用極其普遍，趨勢圖收集極其方便。對于單個(gè)儀表，也大都有趨勢顯示功能。所以，我們完全可以借助趨勢圖功能，進(jìn)行參數(shù)整定。我們可以依靠分析比例、積分、微分的基本性質(zhì)，判讀趨勢圖中，比例、積分、微分的基本曲線特征，從而對PID參數(shù)進(jìn)行整定。這個(gè)方法雖然基本等同于經(jīng)驗(yàn)試湊法，但是它又比傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)試湊法更快速更直觀的，更容易整定。因而，我把這種依靠對趨勢圖的判讀，整定參數(shù)的辦法，稱之為：趨勢讀定法。趨勢讀定法三要素：設(shè)定值、被調(diào)量、輸出。三個(gè)曲線缺一不可。串級(jí)系統(tǒng)參照這個(gè)執(zhí)行。這個(gè)所謂的趨勢讀定法，其實(shí)早就被廣大的自動(dòng)維護(hù)人員所掌握，只是有些人的思考還不夠深入，方法還不夠純熟。這里我把它總結(jié)起來，大家一起思考。這個(gè)東西看著新鮮，其實(shí)一點(diǎn)都不高深，上過初中的人，只要受過嚴(yán)格訓(xùn)練，都可以成為整定參數(shù)的好手。什么？初中生理解積分微分的原理么？恩，初中生沒有學(xué)過微積分，可是一旦你給他講清楚微積分的物理意義，然后認(rèn)真訓(xùn)練判斷曲線的習(xí)慣和能力，完全可以掌握好PID的參數(shù)整定。苦功夫還要花的。必須要經(jīng)過比較嚴(yán)格的訓(xùn)練。怎么才算受過嚴(yán)格訓(xùn)練呢？我不了解別人是怎么訓(xùn)練的，我只根據(jù)我自己理解的情況，把我認(rèn)為正確的理解給大家講述一下。咱既然說了，初中生都可以理解，那么咱依舊避免繁瑣的公式推導(dǎo)，只對其進(jìn)行物理意義分析。提前聲明：這些物理意義的分析，非常簡單，非常容易掌握，但是你必須要把下面一些推導(dǎo)結(jié)論的描述弄熟弄透，然后才能夠進(jìn)行參數(shù)整定。很簡單的哦。在介紹PID參數(shù)整定之前，先介紹幾個(gè)基本概念：2-1幾個(gè)基本概念單回路：就是只有一個(gè)PID的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。串級(jí)：一個(gè)PID不夠用怎么辦？把兩個(gè)PID串接起來，形成一個(gè)串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。又叫雙回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在第三章里面，咱們還會(huì)更詳細(xì)的講解串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在此先不作過多介紹。主調(diào)：串級(jí)系統(tǒng)中，要調(diào)節(jié)被調(diào)量的那個(gè)PID叫做主調(diào)。副調(diào)：串級(jí)系統(tǒng)中，輸出直接去指揮執(zhí)行器動(dòng)作的那個(gè)PID叫做副調(diào)。主調(diào)的輸出進(jìn)入副調(diào)作為副調(diào)的設(shè)定值。一般來說，主調(diào)為了調(diào)節(jié)被調(diào)量，副調(diào)為了消除干擾。正作用：比方說一個(gè)水池有一個(gè)進(jìn)水口和一個(gè)出水口，進(jìn)水量固定不變，依靠調(diào)節(jié)出水口的水量調(diào)節(jié)水池水位。那么水位如果高了，就需要調(diào)節(jié)出水量增大，對于PID調(diào)節(jié)器來說，輸出隨著被調(diào)量增高而增高，降低而降低的作用，叫做正作用。負(fù)作用：還是這個(gè)水池，我們把出水量固定不變，而依靠調(diào)節(jié)進(jìn)水量來調(diào)節(jié)水池水位。那么如果水池水位增高，就需要關(guān)小進(jìn)水量。對于PID調(diào)節(jié)器來說，輸出隨著被調(diào)量的增高而降低的作用叫做負(fù)作用。動(dòng)態(tài)偏差：在調(diào)節(jié)過程中，被調(diào)量和設(shè)定值之間的偏差隨時(shí)改變，任意時(shí)刻兩者之間的偏差叫做動(dòng)態(tài)偏差。簡稱動(dòng)差。靜態(tài)偏差：調(diào)解趨于穩(wěn)定之后，被調(diào)量和設(shè)定值之間還存在的偏差叫做靜態(tài)偏差。簡稱靜差。回調(diào)：調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)作用顯現(xiàn)，使得被調(diào)量開始由上升變?yōu)橄陆?，或者由下降變?yōu)樯仙?。階躍：被觀察的曲線呈垂直上升或者下降，這種情況在異常情況下是存在的，比如人為修改數(shù)值，或者短路開路。2-2P純比例作用趨勢圖的特征分析前面說過，所謂的P，就是比例作用，就是把調(diào)節(jié)器的輸入偏差乘以一個(gè)系數(shù)，作為調(diào)節(jié)器的輸出。溫習(xí)一下：調(diào)節(jié)器的輸入偏差就是被調(diào)量減去設(shè)定值的差值。一般來說，設(shè)定值不會(huì)經(jīng)常改變，那就是說：當(dāng)設(shè)定值不變的時(shí)候，調(diào)節(jié)器的輸出只與被調(diào)量的波動(dòng)有關(guān)。那么我們可以基本上得出如下一個(gè)概念性公式：輸出波動(dòng)=被調(diào)量波動(dòng)*比例增益（注：當(dāng)設(shè)定值不變）注意，這只是一個(gè)概念性公式，而不是真正的計(jì)算公式。咱們弄個(gè)概念性公式的目的在于：像你我這樣的聰明人，不屑于把精力用在考證那些繁瑣的公式上面，我們關(guān)注什么呢？我們關(guān)注的是公式內(nèi)部的深層含義。呵呵。我們就來努力挖掘它的深層含義。通過概念性公式，我們可以得到如下結(jié)論，對于一個(gè)單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，單純的比例作用下：輸出的波形與被調(diào)量的波形完全相似。純比例作用的曲線判斷其實(shí)就這么一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。一句話簡述：被調(diào)量變化多少，輸出乘以比例系數(shù)的積就變化多少。或者說：被調(diào)量與輸出的波形完全相似為了讓大家更深刻理解這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，咱們弄幾個(gè)輸出曲線和被調(diào)量曲線的推論：1） 對于正作用的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，頂點(diǎn)、谷底均發(fā)生在同一時(shí)刻。2） 對于負(fù)作用的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，被調(diào)量的頂點(diǎn)就是輸出的谷底，谷底就是輸出的頂點(diǎn)。3） 對于正作用的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，被調(diào)量的曲線上升，輸出曲線就上升；被調(diào)量曲線下降，輸出曲線就下降。兩者趨勢完全一樣。4） 對于負(fù)作用的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，被調(diào)量曲線和輸出曲線相對。波動(dòng)周期完全一致。

只要被調(diào)量變化，輸出就變化；被調(diào)量不變化，不管靜態(tài)偏差有多大，輸出也不會(huì)變化。上面5條推論很重要，請大家牢牢記住。記住不記住其實(shí)沒有關(guān)系，只要你能把它溶化在你的思想里也行。溶化了么？那我出幾個(gè)思考題：1)2)3)4)被調(diào)量回調(diào)的時(shí)候，輸出必然回調(diào)么？被調(diào)量不動(dòng)，設(shè)定值改變，輸出怎么辦？存在單純的比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)么？純比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)會(huì)消除靜差么？1)2)3)4)圖中，假設(shè)被調(diào)量偏高時(shí)，調(diào)門應(yīng)關(guān)小，即PID為負(fù)作用。在定值有一階躍擾動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)器輸入偏差為一^e。此時(shí)Tout也應(yīng)有一階躍量^e?(1/6)，然后被調(diào)量不變。經(jīng)過一個(gè)滯后期t2，被調(diào)量開始響應(yīng)Tout。因?yàn)楸徽{(diào)量增加，Tout也開始降低。一直到t4時(shí)刻，被調(diào)量開始回復(fù)時(shí)，Tout才開始升高。兩曲線雖然波動(dòng)相反，但是圖形如果反轉(zhuǎn)，就可以看出是相似形。2-3I純積分作用趨勢圖的特征分析I就是積分作用。一句話簡述：如果調(diào)節(jié)器的輸如偏差不等于零，就讓調(diào)節(jié)器的輸出按照一定的速度一直朝一個(gè)方向累加下去。積分相當(dāng)于一個(gè)斜率發(fā)生器。啟動(dòng)這個(gè)發(fā)生器的前提是調(diào)節(jié)器的輸如偏差不等于零，斜率的大小與兩個(gè)參數(shù)有關(guān)：輸入偏差的大小、積分時(shí)間。在許多調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，規(guī)定單純的比例作用是不存在的。它必須要和比例作用配合在一起使用才有意義。我不知道是不是所有的系統(tǒng)都有這么一個(gè)規(guī)定，之所以說是個(gè)規(guī)定，是因?yàn)椋瑥脑砩现v，純積分作用可以存在，但是很可能沒有實(shí)用意義。這里不作過分的空想和假設(shè)。為了分析方便，咱們把積分作用剝離開來，對其作單純的分析。那么單純積分作用的特性總結(jié)如下：輸出的升降與被調(diào)量的升降無關(guān)，與輸入偏差的正負(fù)有關(guān)。輸出的升降與被調(diào)量的大小無關(guān)。輸出的斜率與被調(diào)量的大小有關(guān)。1)輸出的升降與被調(diào)量的升降無關(guān)，與輸入偏差的正負(fù)有關(guān)。輸出的升降與被調(diào)量的大小無關(guān)。輸出的斜率與被調(diào)量的大小有關(guān)。2)3)

4） 被調(diào)量不管怎么變化，輸出始終不會(huì)出現(xiàn)節(jié)躍擾動(dòng)。5） 被調(diào)量達(dá)到頂點(diǎn)的時(shí)候，輸出的變化趨勢不變，速率開始減緩。6） 輸出曲線達(dá)到頂點(diǎn)的時(shí)候，必然是輸入偏差等于零的時(shí)候。看到了么？純積分作用的性質(zhì)很特別。你能根據(jù)一個(gè)被調(diào)量波動(dòng)波形，畫出輸出波形么？如果你能畫正確，那說明你真正掌握了。好了，來點(diǎn)枯燥的看圖題:tl-*t2 t3 t4-■■■t5J純積分作用下的調(diào)節(jié)曲線積分作用下，輸入偏差變化的響應(yīng)曲線與比例作用有很大的不同。假設(shè)被調(diào)量偏高時(shí)調(diào)門應(yīng)關(guān)小，在定值有一個(gè)階躍擾動(dòng)時(shí)，輸出不會(huì)作階躍變化，而是以較高的速率開始升高。如圖3：積分作用下的調(diào)節(jié)曲線，因輸出的響應(yīng)較比例作用不明顯，故被調(diào)量開始變化的時(shí)刻t2,較比例作用緩慢。在tl到t2的時(shí)間內(nèi)，因?yàn)楸徽{(diào)量不變，即輸入偏差不變，所以輸出以不變的速率上升，即呈線性上升。調(diào)節(jié)器的輸出緩慢改變，導(dǎo)致被調(diào)量逐漸受到影響而改變。在t2時(shí)刻，被調(diào)量開始變化時(shí)，輸入偏差逐漸減小，輸出的速率開始降低。到t3時(shí)刻，偏差為0tl-*t2 t3 t4-■■■t5J純積分作用下的調(diào)節(jié)曲線一般來說，積分作用容易被初學(xué)者重視，重視是對的，因?yàn)樗梢韵o態(tài)偏差?？墒侵匾曔^頭了，就會(huì)形成積分干擾。先不說怎么判斷，能認(rèn)識(shí)圖形是最重要的。2-4D純微分作用趨勢圖的特征分析D就是微分作用。單純的微分作用是不存在的。同積分作用一樣，我們之所以要把微分作用單獨(dú)隔離開來講，就是為了理解的方便。一句話簡述：被調(diào)量不動(dòng)，輸出不動(dòng)；被調(diào)量一動(dòng)，輸出馬上跳。圖4：純微分作用的階躍反應(yīng)曲線根據(jù)微分作用的特點(diǎn)，咱們可以得出如下曲線的推論：1） 微分作用與被調(diào)量的大小無關(guān)，與被調(diào)量的變化速率有關(guān)；2） 與被調(diào)量的正負(fù)無關(guān)，與被調(diào)量的變化趨勢有關(guān)；3） 如果被調(diào)量有一個(gè)階躍，就相當(dāng)于輸入變化的速度無窮大，那么輸出會(huì)直接到最小或者最大；4）微分參數(shù)有的是一個(gè)，用微分時(shí)間表示。有的分為兩個(gè)：微分增益和微分時(shí)間。微分增益表示輸出波動(dòng)的幅度，波動(dòng)后還要輸出回歸，微分時(shí)間表示回歸的快慢。見圖，KD是微分增益，TD是微分時(shí)間。5）由第4條得出推論：波動(dòng)調(diào)節(jié)之后，輸出還會(huì)自動(dòng)拐回頭。都說微分作用能夠超前調(diào)節(jié)?？墒俏⒎肿饔玫降资窃鯓映罢{(diào)節(jié)的？一些人會(huì)忽略這個(gè)問題。合理搭配微分增益和微分時(shí)間，會(huì)起到讓你起初意想不到的效果。比例積分微分三個(gè)作用各有各的特點(diǎn)。這個(gè)必須要區(qū)分清楚。溫習(xí)一下：

比例作用：輸出與輸入曲線相似。積分作用：只要輸入有偏差輸出就變化。微分作用：輸入有抖動(dòng)輸出才變化，且會(huì)猛變化。2-5比例積分作用的特征曲線分析徹底搞清楚PID的特征曲線分析后，我們再把PID組合起來進(jìn)行分析。大家作了這么久的枯燥分析，越來越接近實(shí)質(zhì)性的分析了。比例積分作用，就是在被調(diào)量波動(dòng)的時(shí)候，純比例和純積分作用的疊加，簡單的疊加。普通的維護(hù)工程師最容易犯的毛病，就是難以區(qū)分波動(dòng)曲線中，哪些因素是比例作用造成的，哪些因素是積分作用造成的。要練就辨別的功夫，咱還是要費(fèi)些枯燥的時(shí)間，辨認(rèn)些圖吧。友情提示：這么枯燥的看圖說話，可能是最后第二個(gè)了。勝利在望啊朋友們。如圖5,定值有階躍擾動(dòng)時(shí)，比例作用使輸出曲線Tout同時(shí)有一個(gè)階躍擾動(dòng)，同時(shí)積分作用使Tout開始繼續(xù)增大。t2友情提示：這么枯燥的看圖說話，可能是最后第二個(gè)了。勝利在望啊朋友們。如圖5,定值有階躍擾動(dòng)時(shí)，比例作用使輸出曲線Tout同時(shí)有一個(gè)階躍擾動(dòng)，同時(shí)積分作用使Tout開始繼續(xù)增大。t2時(shí)刻后，被調(diào)量響應(yīng)Tout開始增大。此時(shí)比例作用因^e減小而使Tout開始降低（如圖中點(diǎn)劃線Tout（S）所示）；但是前文說了積分作用與^e的趨勢無關(guān)，與^e的正負(fù)有關(guān)，積分作用因^e還在負(fù)向定值7out(i)Tout(5)圖5比例積分作用下的曲線暢（雹：比例積分作用下的調(diào)節(jié)器輸出。3"純比例作用下的調(diào)節(jié)器輸出。被調(diào)量故繼續(xù)使Tout增大，只是速率有所減緩。比例作用和積分作用的疊加，，決定了Tout的實(shí)際走向，如圖Tout（Si）所示。只要比例作用不是無窮大，或是積分作用不為零，從t2時(shí)刻開始，總要有一段時(shí)間是積分作用強(qiáng)于比例作用，使得Tout繼續(xù)升高。然后持平（t3時(shí)刻），然后降低。在被調(diào)量升到頂峰的t5時(shí)刻，同理，比例作用使Tout也達(dá)到頂點(diǎn)（負(fù)向），而積分作用使得最終Tout的頂點(diǎn)向后延時(shí)（t6時(shí)刻）。從上面的分析可以看出：判斷t6時(shí)刻的先后，或者說t6距離t5的時(shí)間，是判斷積分作用強(qiáng)弱的標(biāo)準(zhǔn)。一般來說，積分作用往往被初學(xué)者過度重視。因?yàn)榉e分作用造成的超調(diào)往往被誤讀為比例作用的不當(dāng)。而對于一個(gè)很有經(jīng)驗(yàn)的整定高手來說，在一些特殊情況況下，積分作用往往又被過度漠視。因?yàn)榘凑粘＠?，有?jīng)驗(yàn)的人往往充分理解積分作用對靜態(tài)偏差的作用，可是對于積分作用特殊情況下的靈活運(yùn)用，卻反而不容易變通。以前看史書，毛澤東曾指著鄧小平對一個(gè)蘇聯(lián)人說：瞧見那個(gè)小個(gè)子了沒有？這個(gè)人很了不起，既有原則性，又有靈活性。瞧見沒有，最高明的政治家們都注重原則性和靈活性之間的微妙的關(guān)系，咱們搞自動(dòng)的，實(shí)際上也離不開原則性和靈活性啊。當(dāng)然了，對于一般的初學(xué)者，還不到感悟靈活性的時(shí)候。初學(xué)者只有老老實(shí)實(shí)先把原則掌握再說。靈活性是建立在原則的基礎(chǔ)之上的。就如同現(xiàn)實(shí)生活中一樣，沒有原則的靈活是什么？老滑頭。什么時(shí)候才可以靈活？等你能夠徹底解讀調(diào)節(jié)曲線，并能夠迅速判斷參數(shù)大小的時(shí)候，才可以稍微嘗試了解靈活性。千萬不要?；^哦。2-6比例積分微分作用的特征曲線分析

增加微分功能后，調(diào)節(jié)曲線更復(fù)雜點(diǎn)，也更難理解點(diǎn)。如果我們把這一節(jié)真正掌握后，參數(shù)整定問題也就不算大了。如下圖所示：:定值被調(diào)量比例積分微分作用下的調(diào)節(jié)曲線示意圖如圖定值被調(diào)量比例積分微分作用下的調(diào)節(jié)曲線示意圖6比例積分微分作用下的調(diào)節(jié)曲線示意圖所示，當(dāng)設(shè)定值有個(gè)階躍后（T1時(shí)刻），因?yàn)樵O(shè)定值屬于直線上升，此時(shí)上升速率接近于無窮大，所以理論上講，調(diào)節(jié)器輸出應(yīng)該波動(dòng)無窮大，也就是直接讓輸出為100%或者0%?？墒?，調(diào)節(jié)器的速率計(jì)算是每一時(shí)刻的變化量除以掃描周期，所以當(dāng)一個(gè)小的階躍到來的時(shí)候，調(diào)節(jié)器輸出不一定達(dá)到最大。總之，階躍量使得輸出急劇波動(dòng)。所以，當(dāng)系統(tǒng)存在微分增益的時(shí)候，如果我們要修改或者檢查被微分處理的信號(hào)，就要小心了，最好是退出自動(dòng)。當(dāng)微分增益發(fā)揮作用后，隨之微分使得輸出回歸，回歸時(shí)間與微分時(shí)間有關(guān)系。微分時(shí)間使得輸出一直下降，本該回復(fù)到初始值。可是在T1時(shí)刻，比例發(fā)揮作用，使得輸出恢復(fù)到比例輸出的基礎(chǔ)；積分發(fā)揮作用，使得在比例的基礎(chǔ)上再增加一些，增加量與積分時(shí)間有關(guān)。所以，T2時(shí)刻輸出是個(gè)拐點(diǎn)，開始回升。T3時(shí)刻，當(dāng)輸出的調(diào)節(jié)使得被調(diào)量發(fā)生改變的時(shí)候，比例使得輸出隨之下降；積分使得輸出上升速率開始降低，但仍舊上升；微分使得輸出下降。T3時(shí)刻開始，微分增益發(fā)揮作用后，微分時(shí)間本來需要輸出回歸，輸出減小，可是因?yàn)楸徽{(diào)量在不斷的下降，所以微分增益的作用始終存在，輸出繼續(xù)下降。T4時(shí)刻，比例作用蓋過積分，比例積分開始回調(diào)。T5時(shí)刻，積分作用為0，被調(diào)量越過零后，開始出現(xiàn)正偏差，積分也會(huì)向正向發(fā)揮作用，所以比例積分微分作用曲線更陡了。T6時(shí)刻是個(gè)關(guān)鍵的時(shí)刻。因?yàn)槿绻麤]有微分作用，這個(gè)時(shí)刻就不是關(guān)鍵點(diǎn)。此時(shí)被調(diào)量的變化開始變緩慢，微分時(shí)間使得系統(tǒng)回調(diào)收縮。微分時(shí)間越短，T6時(shí)刻越靠前，足夠短的時(shí)候，會(huì)發(fā)生很多毛刺。毛刺增加了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作次數(shù)，增加了不必要的調(diào)節(jié)浪費(fèi)，對系統(tǒng)調(diào)節(jié)有害。下圖是微分時(shí)間過短造成的調(diào)節(jié)毛刺（如圖微分時(shí)間過短造1成輸出波形有毛刺）。T8時(shí)刻，被普遍認(rèn)為是微分的超前調(diào)節(jié)發(fā)揮作用的時(shí)刻。此時(shí)被調(diào)量剛開始回調(diào)，而微 匕—一一-_分作用使得輸出“提前”調(diào)節(jié)了一些。對于微分的超前調(diào)節(jié)作用，個(gè)人認(rèn)為，T6和T8時(shí)刻，同樣值得關(guān)注。 小還需要說明的是，毛刺的產(chǎn)生不僅僅與微分時(shí)間有關(guān)，還與微分增益有關(guān)。他們是兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)參數(shù)。 當(dāng)微分增益增大的時(shí)候，要消除毛刺，就要相應(yīng)提高微 *分時(shí)間，反之減小。可是如果為了消除毛刺而過分增大微分作用造成得“毛刺”微分時(shí)間，就影響了T6時(shí)刻所帶來的超前調(diào)節(jié)作用，超前調(diào)節(jié)作用就受到影響。合理搭配參數(shù)才能夠起到良好的調(diào)節(jié)作用。同樣的道理，比例積分微分三個(gè)參數(shù)的大小也是相對的。比如說在比例帶為80的時(shí)候，積分時(shí)間為120也許會(huì)感覺比較正常?？墒钱?dāng)你把比例帶調(diào)為200的時(shí)候，積分作用如果還不變化，那么積分就會(huì)對調(diào)節(jié)帶來副作用，系統(tǒng)就可能不能穩(wěn)定。這時(shí)候就需要你把積分時(shí)間也要增大。我們在整定系統(tǒng)的時(shí)候，要有這么一個(gè)觀念：比例積分微分三個(gè)參數(shù)的大小都不是絕對的，都是相對的。切不可以為我發(fā)現(xiàn)一個(gè)參數(shù)比較合適，就把這個(gè)參數(shù)固定死，不管別的參數(shù)怎么變化，永遠(yuǎn)不動(dòng)前面固定的參數(shù)。這樣的整定是機(jī)械的整定，要不得的。我們要在多個(gè)參數(shù)之間反復(fù)權(quán)衡，既要把握原則性，又要學(xué)會(huì)靈活性。哦，又回到了上一節(jié)的話題。2-7整定參數(shù)的幾個(gè)原則大家看過百家講壇里面王廣雄教授講自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)么？我沒有看過，很遺憾。不過我聽別人說王教授這么說自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)：她里面處處閃爍著哲學(xué)的光輝。這個(gè)光輝我也經(jīng)常感覺得到。并且我覺得，似乎它不僅僅是一門技術(shù)，而且還是一門藝術(shù)。因?yàn)閷τ谝粋€(gè)復(fù)雜的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，你永遠(yuǎn)不能確定哪個(gè)參數(shù)是最好的。只要你愿意下功夫去整定，似乎總有更適合的參數(shù)等著你。而等到一個(gè)系統(tǒng)遇到了很復(fù)雜的大干擾的時(shí)候，一般情況下，你總想修改已經(jīng)極其膨脹了的控制策略，效果雖有好轉(zhuǎn)，可總是難以適應(yīng)各種工況，參數(shù)愈來愈多，整定愈來愈復(fù)雜。可是等到你某一天突然靈光一閃，想到一個(gè)新鮮思路的時(shí)候，你激動(dòng)得恨不得馬上從床上爬下來要去應(yīng)用，第二天你發(fā)現(xiàn)既不需要修改控制策略，應(yīng)用效果又出奇的好的時(shí)候，你會(huì)感到一種藝術(shù)的成就感和滿足感。這就是自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的魅力。它需要你在各個(gè)問題、各個(gè)參數(shù)之間反復(fù)權(quán)衡，在靈活性和原則性之間思想游走，在全面和孤立之間合并分解。機(jī)械與權(quán)衡的變通、靈活性和原則性的關(guān)系前面已經(jīng)說過了。下面還要說說全面和孤立的關(guān)系。對于一個(gè)復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)，既要全面看待一個(gè)系統(tǒng)，又要學(xué)會(huì)孤立看待一個(gè)系統(tǒng)。原則與靈活，全面與孤立，都是個(gè)辯證的問題。其實(shí)誰都知道要全面看待問題這個(gè)說法。要全面了解整個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，要對工藝流程、測量回路、數(shù)據(jù)處理DCS或者PLC、控制調(diào)節(jié)過程、PID各個(gè)參數(shù)、操作器、伺服放大器、執(zhí)行器、位置反饋、閥門線形等各個(gè)環(huán)節(jié)都要了解，出了問題才能夠快速準(zhǔn)確的判斷?？墒枪铝⒎治鰡栴}這個(gè)提法，是不似有點(diǎn)新鮮？怎樣才算孤立看待問題？我們首先要把復(fù)雜的問題簡單化，簡單化有利于思路清晰。那么怎樣孤立簡化呢？1）把串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)孤立成兩個(gè)單回路。把主、副調(diào)隔離開來，先整定一個(gè)回路，再全面考慮；2） 至于先整定內(nèi)回路還是先整定外回路，因系統(tǒng)而異。一般來說，對于調(diào)節(jié)周期長的系統(tǒng)可以先整定內(nèi)回路。我們還可以手動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)穩(wěn)定后，投入自動(dòng)，先整定內(nèi)回路；3） 把相互耦合的系統(tǒng)解耦為幾個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，在穩(wěn)態(tài)下，進(jìn)行參數(shù)判斷。讓各個(gè)系統(tǒng)之間互不干擾，然后再考慮耦合；4） 把P、I、D隔離開來。先去掉積分、微分作用，讓系統(tǒng)變?yōu)榧儽壤{(diào)節(jié)方式。然后再考慮積分，然后再考慮微分。在學(xué)習(xí)觀察曲線的時(shí)候，要學(xué)會(huì)把問題簡單化，孤立看待系統(tǒng)；在分析問題的時(shí)候，要既能夠全面看待問題，也能夠孤立逐個(gè)分析。咱們下面討論如何整定參數(shù)的時(shí)候，也是先要把參數(shù)孤立起來看待的。以前曾經(jīng)有一個(gè)化工的朋友說：自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)哪有這么復(fù)雜？無非是一個(gè)PID，對其參數(shù)進(jìn)行整定一番就可以了。我對他說：很不幸，你工作在一個(gè)簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)的環(huán)境下，你沒有真正接觸過復(fù)雜的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。是的，火電廠自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)要復(fù)雜些。可惜我沒有機(jī)會(huì)接觸更為復(fù)雜的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，深為遺憾！至今為止，我所接觸到最復(fù)雜的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，無非是火電廠的蒸汽溫度、汽包水位、蒸汽壓力，還有一個(gè)大雜燴一一協(xié)調(diào)。至于脫硫方面的，都交給運(yùn)行自行調(diào)節(jié)，懶得去管。2-8整定比例帶整定參數(shù)要根據(jù)上面提到的孤立分析的原則，先把系統(tǒng)設(shè)置為純比例作用。也就是說積分時(shí)間無窮大，微分增益為0。最傳統(tǒng)原始的提法是比例帶。比例帶是輸入偏差和輸出數(shù)值相除的差。比例帶越大，比例作用越弱。據(jù)說美國人喜歡直來直去，他們提出一個(gè)比例增益的概念，就是說比例作用越強(qiáng)，比例增益也就越大。具體的做法就是比例增益等于比例帶的倒數(shù)。整定比例作用比較笨的辦法，逐漸加大比例作用，一直到系統(tǒng)發(fā)生等幅震蕩，然后在這個(gè)基礎(chǔ)上適當(dāng)減小比例作用即可，或者把比例增益乘以0.6?0.8。不過上述方法是有一點(diǎn)點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)的。有的系統(tǒng)不允許設(shè)定值偏差大，初學(xué)者要想明顯地看出來什么是等幅震蕩，就有可能威脅系統(tǒng)安全。并且，在比例作用比較弱的時(shí)候，波動(dòng)曲線往往也是震蕩著的，有人甚至?xí)褬O弱參數(shù)下的波動(dòng)當(dāng)成了震蕩，結(jié)果是系統(tǒng)始終難以穩(wěn)定。那么到底怎么判斷震蕩呢？一般來說，對于一個(gè)簡單的單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，比例作用很強(qiáng)的時(shí)候，振蕩周期是很有規(guī)律的，基本上呈正弦波形狀。而極弱參數(shù)下的波動(dòng)也有一定的周期，但是在一個(gè)波動(dòng)周期內(nèi)，往往參雜了幾個(gè)小波峰。根據(jù)這個(gè)我們幾乎大致可以判斷比例作用了。注意我的用詞，“幾乎大致”。是的，僅僅這樣我們也不能完全確定比例作用一定是強(qiáng)是弱。有的系統(tǒng)也不允許我們這樣折騰。還有沒有辦法？整定參數(shù)說實(shí)話，是不那么容易的。前面我說很簡單，是給你們樹立必勝的信念，現(xiàn)在說很困難，是告訴你們不可能一蹴而就，需要持之以恒的努力，需要不斷的探索。這篇文章最難寫的是哪一段？第一章很容易，手頭有資料，平時(shí)多留心，就可以寫出來。第三章很難寫，但是只要自己多觀察、多體會(huì)、多分析、多積累，應(yīng)該也能寫出來。只有第二章的這一節(jié)最難寫。我花費(fèi)了好幾天都在考慮，怎么表達(dá)出來我的經(jīng)驗(yàn)心得。好在自動(dòng)控制也不是高不可攀，我想到了一個(gè)表述辦法：親自操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)，或者查找運(yùn)行操作的歷史趨勢，查找或者令執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出有一個(gè)足夠的階躍量——這個(gè)階躍量要足夠大，但是千萬不能給穩(wěn)定運(yùn)行帶來危險(xiǎn)一一然后觀察被調(diào)量多久之后開始有響應(yīng)。記錄下響應(yīng)時(shí)間。然后在整定參數(shù)的時(shí)候，你所整定的系統(tǒng)的波動(dòng)周期，大約是你記錄響應(yīng)時(shí)間的3-8倍。聲明：這只是個(gè)大約的數(shù)值。我也僅僅是在近幾天內(nèi)觀察考慮的。沒有經(jīng)過長久大量的觀察。目前來看，這個(gè)思路應(yīng)該是對的，不排除意外的可能。最終你所整定的系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)效果應(yīng)該是被調(diào)量波動(dòng)小而平緩。在一個(gè)擾動(dòng)過來之后，被調(diào)量的波動(dòng)應(yīng)該是一很有名的說法：“一大一小兩個(gè)波”。呵呵，這個(gè)字，目前屬于敏感詞匯。有人說：很麻煩，我的調(diào)節(jié)系統(tǒng)不容易看到調(diào)節(jié)周期。哦，恭喜你，你的系統(tǒng)整定工作做得很好。不管是被調(diào)量還是調(diào)節(jié)輸出，其曲線都不應(yīng)該有強(qiáng)烈的周期特征。曾經(jīng)有個(gè)人跟我說：你看我的調(diào)節(jié)系統(tǒng)整定得多好，被調(diào)量的曲線簡直跟正弦波一樣好看。我回答說：不用問，調(diào)節(jié)輸出也跟正弦波一樣吧？他說是。那你的執(zhí)行機(jī)構(gòu)還不跟正弦波一樣不能歇著?。窟@樣的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定工作是不夠好的，還有優(yōu)化空間的。自動(dòng)調(diào)節(jié)的困難還在于：即使是很老練很在行的整定者，也不見得整定效果就很好。近兩年我見了一些自動(dòng)調(diào)節(jié)的論文，有的論文中附有調(diào)節(jié)效果曲線。根據(jù)我的分析，有一些論文所表現(xiàn)的調(diào)節(jié)質(zhì)量并不夠好，還有很大的參數(shù)優(yōu)化空間。。有許多人看系統(tǒng)難以穩(wěn)定，就認(rèn)為是控制策略的問題，就去修改控制策略。最終使得控制策略龐大臃腫。控制策略臃腫的不利后果有三個(gè)：1） 不利于檢查問題和整定參數(shù)，程序越復(fù)雜越不利；2） 容易出現(xiàn)編程錯(cuò)誤甚至前后矛盾；3） 增加了系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。DCS系統(tǒng)要求單機(jī)負(fù)荷率要低。DCS中，影響負(fù)荷率的最大因素

就是模擬量運(yùn)算。自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的模擬量運(yùn)算最大。所以，臃腫的調(diào)節(jié)系統(tǒng)增加了系統(tǒng)負(fù)荷率。具體的論文就不說了。只說最近論壇上經(jīng)常對給水三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)表質(zhì)疑。我個(gè)人認(rèn)為：給水三沖量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是很完善很完美的，你之所以覺得不夠好，是因?yàn)槟銢]有把參數(shù)整定好。如果你不認(rèn)可，我給你整定，保證能讓你的系統(tǒng)在經(jīng)典的三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)下，運(yùn)行得很好。所以能夠通過整定參數(shù)解決的問題，最好不通過控制策略來解決。所以，就要求我們廣大的自動(dòng)調(diào)節(jié)工作者，在整定參數(shù)方面打好基本功。我說過，我感到整定參數(shù)不僅僅是一門技術(shù)，而且像一門藝術(shù)。因?yàn)椤八嚐o止境”。2-9整定積分時(shí)間前面咱們已經(jīng)說過，積分作用最容易被人誤解。一個(gè)初學(xué)者往往過分注重積分作用，一個(gè)整定好手往往又漠視積分作用。咱們先對初學(xué)者說怎么認(rèn)識(shí)積分作用。對于主調(diào)來說，主調(diào)的目的就是為了消除靜態(tài)偏差。如果能夠消除靜態(tài)偏差，積分作用就可以盡量的小。在整定比例作用的時(shí)候，積分作用先取消。比例作用整定好的時(shí)候，就需要逐漸加強(qiáng)積分作用，直到消除靜差為止。我們需要注意的是：一般情況下，如果比例參數(shù)設(shè)置不合理，那么靜差也往往難以消除。在沒有設(shè)置好比例作用的時(shí)候，初學(xué)者往往以為是積分作用不夠強(qiáng)，就一再加強(qiáng)比例作用，結(jié)果造成了積分的干擾。那么積分作用設(shè)置多少合理？咱們還要拐回頭，看第2-5節(jié)。為了查看方便，我重新把圖5粘貼過來。圖中，我們最需要關(guān)注的幾個(gè)點(diǎn)是：t5、t6、t7。在t5,t7之間，t6的時(shí)刻反映了積被調(diào)量tlt2■t3t4-■■■t5---16?t7」,圖日比例積分作用下的曲線%"局：比例積分作用下的調(diào)節(jié)器輸出.%"勻：純比例作用下的調(diào)節(jié)器輸出.分的強(qiáng)度。t6過于靠近t5,則積分作用過弱；t6過于靠近t7,則積分作用過強(qiáng)。t6所處的位置，應(yīng)該在t5、被調(diào)量tlt2■t3t4-■■■t5---16?t7」,圖日比例積分作用下的曲線%"局：比例積分作用下的調(diào)節(jié)器輸出.%"勻：純比例作用下的調(diào)節(jié)器輸出.為了記住(t7—15)之間的這個(gè)特征點(diǎn)，我們可以把(t7—t5)*1/3的這個(gè)區(qū)域叫做積分拐點(diǎn)。積分拐點(diǎn)這個(gè)概念很重要，輸出的拐點(diǎn)不能比積分拐點(diǎn)更靠后。為什么積分要這么弱？當(dāng)被調(diào)量回調(diào)的時(shí)候(t5時(shí)刻)，說明調(diào)節(jié)器讓執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)揮了調(diào)節(jié)作用，此時(shí)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的開度足以控制被調(diào)量不會(huì)偏差更大，為了消除靜態(tài)偏差，可以保持這個(gè)開度，或者讓執(zhí)行機(jī)構(gòu)稍微繼續(xù)動(dòng)作一點(diǎn)即可。如果此時(shí)被調(diào)量回調(diào)迅速，則說明執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)已經(jīng)過量，那么必須也要讓執(zhí)行機(jī)構(gòu)回調(diào)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的回調(diào)是怎樣產(chǎn)生的？是比例作用克服了積分作用而產(chǎn)生的，是比例和積分的疊加：Tout(b)+Tout(i)。而此時(shí)Tout(S)和Tout(i)所調(diào)節(jié)的方向是不一樣的，一個(gè)為正，一個(gè)為負(fù)。從上面的敘述，我們還可以驗(yàn)證前面的一個(gè)推理：積分作用和比例作用是相對的。當(dāng)比例作用強(qiáng)的時(shí)候，積分也可以隨之增強(qiáng)；比例作用弱的時(shí)候，積分也必須隨之下調(diào)。積分作用只是輔助比例作用進(jìn)行調(diào)節(jié)，它僅僅是為了消除靜態(tài)偏差。還是那句話：搞自動(dòng)的要善于靈活處理問題，一方面要把握原則，一方面要有靈活性。切不可因?yàn)閯偛耪{(diào)好了積分作用，就把積分參數(shù)固定死再也不變了。積分作用設(shè)置的關(guān)鍵在于t6的位置，要記住：不能超過積分拐點(diǎn)。對于積分作用在特殊情況下的妙用，下一章會(huì)提到。咱現(xiàn)在還是牢牢掌握原則吧。2-10整定微分作用微分作用比較容易判斷，那就是PID輸出“毛刺”過多。一般來說，微分作用包含兩個(gè)參數(shù)：微分增益和微分時(shí)間。實(shí)際微分環(huán)節(jié)在前面已經(jīng)說過。圖4就是實(shí)際應(yīng)用中的微分環(huán)節(jié)。其實(shí)理想的微分環(huán)節(jié)TOC\o"1-5"\h\z并不是這樣的。當(dāng)階躍擾動(dòng)來臨的時(shí)候，理想微分環(huán)節(jié) “帶來的調(diào)節(jié)輸出是無窮大的。如圖所示：理想微分環(huán)節(jié) J SP為了工程應(yīng)用方便，人們設(shè)計(jì)了實(shí)際微分環(huán)節(jié)。微分的目的許多人都知道：它具有超前調(diào)節(jié)的功能。微分|—' 爭為什么具有超前調(diào)節(jié)作用？ "1） 波動(dòng)來臨時(shí)，不管波動(dòng)的幅度有多大，只要波動(dòng) 8的速度夠大，調(diào)節(jié)器就會(huì)令輸出大幅度調(diào)整。也 _□! co就是說，波動(dòng)即將來臨的時(shí)候，波動(dòng)的征兆就是 匚 *被調(diào)量的曲線開始上升。對于比例和積分作用來 '說，開始上升不意味著大幅度調(diào)節(jié)；對于微分作 生心■■佩刀用來說，開始上升就意味著調(diào)節(jié)進(jìn)行了，因?yàn)椤伴_始”的時(shí)候，如果速度上去了，輸出就可以有一個(gè)大幅度的調(diào)整。這是超前調(diào)節(jié)的作用之一。見圖6的T8時(shí)刻。2） 波動(dòng)結(jié)束后，如果調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)合理，一般被調(diào)量經(jīng)過一個(gè)靜止期后，還會(huì)稍微回調(diào)一點(diǎn)。在被調(diào)量處于靜止期間，因?yàn)槲⒎謺r(shí)間的作用，不等被調(diào)量回調(diào)，調(diào)節(jié)器首先回調(diào)。這是微分的超前作用之二。見圖6的T7時(shí)刻。在微分增益增大的時(shí)候，一定要考慮到微分時(shí)間的調(diào)整。否則調(diào)節(jié)曲線上會(huì)有很多毛刺。毛刺直接影響到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的頻繁動(dòng)作，一般來說，它是有害的。好的調(diào)節(jié)效果，往往在調(diào)節(jié)曲線上是看不到毛刺的。只可以在輸出曲線上看到一個(gè)突出的陡升或者陡降。要合理利用微粉增益和微分時(shí)間的搭配，會(huì)取得很好的調(diào)節(jié)效果。有許多人牢牢記住了“微分的超前調(diào)節(jié)作用”，只要覺得系統(tǒng)不夠快，就會(huì)加微分。這是一種懶人的思維。系統(tǒng)快不快不能看表面現(xiàn)象，有許多系統(tǒng)往往是參數(shù)整定不好造成的震蕩。震蕩發(fā)生的時(shí)候，往往急得初學(xué)者恨不得馬上讓系統(tǒng)回調(diào)，不能馬上回調(diào)，就想到了微分。要記住：震蕩的產(chǎn)生可能與三個(gè)參數(shù)都有關(guān)。一定要認(rèn)真判讀震蕩曲線的特征，分辨是那個(gè)因素造成的，然后對癥下藥才能夠抑制震蕩。還有一些人不管三七二十一，把所有的系統(tǒng)都使用比例積分微分。比例積分可以都使用，但有些系統(tǒng)使用微分是不恰當(dāng)?shù)摹Ｎ⒎值氖褂脳l件有：1） 被調(diào)量是水位、氣壓、風(fēng)壓的調(diào)節(jié)系統(tǒng)不宜使用微分。它們本身的數(shù)值容易受各種因素影響，即使穩(wěn)定的系統(tǒng)，被調(diào)量也很難穩(wěn)定在一個(gè)數(shù)值。微分作用會(huì)因?yàn)楸徽{(diào)量的小波動(dòng)，使得輸出大幅度來回動(dòng)作，形成干擾，而且對執(zhí)行機(jī)構(gòu)也不利；2） 被調(diào)量有微小擾動(dòng)的時(shí)候，要先消除擾動(dòng)再使用微分。3） 系統(tǒng)有大遲延的情況下應(yīng)使用微分。微分作用是最容易判斷的。但是對于一個(gè)熟練整定PID參數(shù)的人來說，怎樣充分發(fā)揮微分參數(shù)的“超前調(diào)節(jié)”作用，并且不增加對系統(tǒng)有害的干擾，仍舊是一個(gè)需要長久思考的問題。有的系統(tǒng)把微分作用分出調(diào)節(jié)器以外。比如火電廠主汽溫度控制，許多廠家用了“微分導(dǎo)前調(diào)節(jié)”。所謂的“微分導(dǎo)前”，就是把微分分出調(diào)節(jié)器，專門對溫度前饋量進(jìn)行微分運(yùn)算，然后把運(yùn)算的結(jié)果疊加到PID的輸出，去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。使用微分導(dǎo)前而不使用串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，有它特殊的地方。目前，許多人對于到底是用微分導(dǎo)前還是串級(jí)很迷惑，這個(gè)問題在下一章我們會(huì)講到。這里暫略不表。2-11比例積分微分綜合整定一個(gè)精通參數(shù)整定的人，在具體草整定參數(shù)的時(shí)候，要熟悉系統(tǒng)工藝原理，更要熟悉系統(tǒng)操作。對待一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)如何操作的問題，整定參數(shù)的人甚至比專業(yè)的運(yùn)行操作員更知道怎么操作，比他們更熟練的進(jìn)行手工干擾。因?yàn)橹挥形覀冎涝鯓硬僮魇钦_的，才能夠知道PID發(fā)出的指令是否正確的，才能夠知道怎樣修改PID參數(shù)。另外，運(yùn)行操作員往往抱著一種急切的心理，看到被調(diào)量偏差大，恨不得一下子調(diào)正常。心情可以理解，往往偏離了正常的調(diào)節(jié)方法。我們除了要整定參數(shù)外，有時(shí)候還要擔(dān)負(fù)運(yùn)行操作講解員的責(zé)任。雖然在整體系統(tǒng)上我們不如他們，但是具體操作上，我們的理解有比他們強(qiáng)的地方?；ハ鄿贤ú拍芄餐M(jìn)步，才能搞好系統(tǒng)。同時(shí)，對于系統(tǒng)工藝操作的理解，對于實(shí)際發(fā)生的各種干擾問題，運(yùn)行操作員又比我們更熟悉。所以，我們還要虛心向他們請教。系統(tǒng)發(fā)生了波動(dòng)，到底是什么原因造成的？什么因素之干擾的主要因素？怎樣操作彌補(bǔ)？了解清楚之后，再加上我們的分析，才能得到最真實(shí)的資料。我們要記?。簻贤ㄊ请p向的。切入正題，說說綜合整定。假設(shè)有一個(gè)水池，上面一個(gè)進(jìn)水管下面一個(gè)排水管。進(jìn)水管的流量不大確定，有時(shí)候穩(wěn)定，有時(shí)候有波動(dòng)。我們要調(diào)節(jié)排水閥的開度來調(diào)整水池水位。如果水位高，我們要開排水閥放水。如果我們想要迅速平抑水位，那就要大開排水閥。大開排水閥造成水位急劇降低，這時(shí)候我們該怎么辦？水位急劇降低表明排水閥開過度了，也就是比例帶過小，水位急劇降低需要我們稍微關(guān)閉排水閥，否則水位按照目前降低的速度來看，有可能造成水位過低。那么，關(guān)閉排水閥屬于比例帶的調(diào)節(jié)作用。為什么？我們還記得么？比例作用趨勢圖的特征是：輸出曲線和被調(diào)量是相似形。我們這里調(diào)節(jié)器是正作用，那么水位急劇降低，我們的排水閥也應(yīng)該急劇關(guān)閉。比例先生比較規(guī)矩，干事情循規(guī)蹈矩，他的行為準(zhǔn)則是一切跟著偏差走。他總是看偏差的臉色行事，設(shè)定值不變的情況下，也就是看被調(diào)量的臉色了。被調(diào)量怎樣走，他就怎樣走，一點(diǎn)都不知道變通。太不浪漫了。我們這個(gè)系統(tǒng)還有積分作用存在。積分女士比較自私，眼光也短，比例作用總說她不顧全大局。她說：我不管你什么大局小節(jié)，只要偏差存在我就要一直積下去。問題出來了：水位急劇降低，需要稍微關(guān)閉排水閥才能抑制水位降低的速度，可是積分女士這時(shí)候因?yàn)槠畲螅炊悠饎诺囊_排水閥。頭疼！作為調(diào)節(jié)器統(tǒng)攬全局的你該怎么辦？你要權(quán)衡兩者的作用。水位急劇降低，說明了比例過強(qiáng)，你要批評(píng)比例先生，讓他再謹(jǐn)慎點(diǎn)，讓比例帶大點(diǎn)。積分小姐也別得意，你也有問題。你的問題在于不顧大局，水位都恁低了你還要開，你的積分時(shí)間也要大點(diǎn)。比例先生和積分小姐的意見一綜合疊加，決定：如果水位下降太慢，積分就再開點(diǎn)也無妨；如果下降得快，比例先生可要發(fā)揮作用；如果不算快也不算慢，兩個(gè)意見相加的結(jié)果抵消，喔，我也不知道該咋辦了，等形勢明朗了再?zèng)Q定，現(xiàn)在靜觀待變。水位急劇下降，你決定讓排水閥稍微關(guān)閉，水位下降勢頭得到抑制，水位保持在低于設(shè)定值的位置不變了，遲遲看不到水位變化，怎么辦？積分小姐，別矜持了，逐漸關(guān)閉些，一直等到水位達(dá)到目標(biāo)才行。如果積分增益太小，你就需要增加積分增益了。積分小姐慢吞吞的行使職責(zé)，這時(shí)候壞了！進(jìn)水管突然搗蛋，進(jìn)水閥門雖然沒有開，可是進(jìn)水流量不知道為什么突然增加，眼看著水位蹭蹭蹭往上竄。急什么，比例，快點(diǎn)開，你要跟著水位的升高而升高。積分小姐也跟著使勁，因?yàn)檫@時(shí)候水位高于設(shè)定值了。正當(dāng)大家手忙腳亂的調(diào)整的時(shí)候，突然進(jìn)水閥流量又減小了，水位又急著降低！急得比例積分滿頭大汗，那個(gè)亂??！一邊抱怨：都怪那個(gè)搗蛋鬼進(jìn)水流量，他一直折騰我們！對??！我要監(jiān)視搗蛋鬼！把搗蛋鬼納入監(jiān)聽，只要他增加，排水閥別管比例積分說什么，只管開一一哦不——在比例積分的面子還是要給的，在他們命令的基礎(chǔ)上再額外增加一個(gè)開度！瞧，前饋是個(gè)好辦法。這時(shí)候我們的系統(tǒng)改變了，由一個(gè)司令部變成了兩個(gè)：串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)誕生了。還有人說不。為了精兵簡政，不要后面的司令部，后面弄個(gè)加法塊咋樣？前面的司令部不答應(yīng)，他不是不要權(quán)力，而是跟蹤讓他手忙腳亂。跟蹤為了告訴司令部現(xiàn)在前方部隊(duì)一一閥門開到什么位置了。在司令部休息的時(shí)候（手動(dòng)狀態(tài)），司令部掌握前方部隊(duì)的位置，一旦司令部工作起來（自動(dòng)狀態(tài)），司令部只要告訴前方部隊(duì)在現(xiàn)在的位置上增加或者減少多少就可以了?？墒且?yàn)樗玖畈亢竺嬗袀€(gè)加法塊搗亂，司令部得到的始終是加后值。司令部由休息轉(zhuǎn)到工作的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)工作失誤，一直循環(huán)疊加，會(huì)出問題的。所以還是要倆司令部的好。那個(gè)誰，第二個(gè)司令部，就不給你配備女秘書了。你別管水位高低，不要無差調(diào)節(jié)，你要積分也沒啥用。突然，前饋尖兵報(bào)告：等我知道消息已經(jīng)晚了，水量已經(jīng)大幅度波動(dòng)了。這時(shí)候即使疊加了前饋調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)效果還是不明顯。要是能夠提前知道搗蛋鬼的動(dòng)作就好了。前饋尖兵回答：進(jìn)水管太孬了，前面幾十米彎彎曲曲，沒辦法設(shè)立監(jiān)聽站。怎么辦呢？一旁有個(gè)詩人含酸帶醋的，幽幽的道：唉！漫漫長夜，悠悠我心。世無伯樂，沉吟至今……這個(gè)詩人叫做微分。抱歉，冷落微分很久了。把微分放在前饋尖兵上，效果馬上好轉(zhuǎn)。因?yàn)樵娙擞悬c(diǎn)神經(jīng)質(zhì)，前饋沒有波動(dòng)的時(shí)候他趴著不動(dòng)彈，一有波動(dòng)他馬上就跳起來，嚇得司令部趕緊進(jìn)行調(diào)節(jié)，擾動(dòng)得到了有效的遏制。調(diào)節(jié)效果好了，第一司令部有意見了。他說：給我施加點(diǎn)壓力吧，我要上進(jìn)，后面那個(gè)司令部就取消了，好么？可以取消了。因?yàn)槲覀兛矗何⒎诌@個(gè)詩人雖然浪漫，可是有點(diǎn)懶。前饋有變化的時(shí)候，他動(dòng)作很積極，前饋不變的時(shí)候，他賴著不動(dòng)了。運(yùn)行操作員在投自動(dòng)的時(shí)候，都是系統(tǒng)穩(wěn)定的時(shí)候。這時(shí)候搗蛋鬼沒有搗蛋，微分詩人在發(fā)呆，前方司令部的跟蹤的結(jié)果就是排水閥的開度。這時(shí)候如果取消第二司令部，用加法塊，完全可以。詩人打盹的時(shí)候，第一司令部的命令沒有被篡改。恩，這就是微分導(dǎo)前調(diào)節(jié)系統(tǒng)。你一定對詩人刮目相看了吧？你想要微分發(fā)揮更大作用么？那你就給水位增加個(gè)微分試試？不行的。進(jìn)水掉下來，砸到水池里，水位本來就上下波動(dòng)，詩人這時(shí)候的神經(jīng)質(zhì)發(fā)作了，他讓你的司令部一刻不停的發(fā)布命令，讓排水閥忽關(guān)忽開。前敵執(zhí)行官排水閥叫林彪，他向司令部打報(bào)告：這是在走弓背路，亂指揮，我建議更換司令，讓有能力的人來干，否則我就罷工！得！怪誰？怪你，怪你用人不當(dāng)。自古哪有詩人當(dāng)大任的？看明白了么？指揮可不簡單咧！2-12自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)教科書里說的指標(biāo)早就忘了，相關(guān)規(guī)定里面說的指標(biāo)也沒工夫細(xì)看。根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，這幾個(gè)指標(biāo)需要重視：?衰減率：大約為0.75最好。好的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用俗話說“一大一小兩個(gè)波”最好。用數(shù)學(xué)方法表示出來，就是合適的衰減率。?最大偏差：一個(gè)擾動(dòng)來臨之后，經(jīng)過調(diào)節(jié)，系統(tǒng)穩(wěn)定后，被調(diào)量與設(shè)定值的最大偏差。一個(gè)整定好的穩(wěn)定的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，一般第一個(gè)波動(dòng)最大，因?yàn)椤耙淮笠恍蓚€(gè)波”，后面就趨于穩(wěn)定了。如果不能趨于穩(wěn)定，也就是說不是穩(wěn)態(tài)，那就談不上調(diào)節(jié)質(zhì)量，也就無所謂最大偏差了。波動(dòng)范圍：顧名思義，沒必要多說。實(shí)際運(yùn)行中的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，擾動(dòng)因素是不斷存在的，因而被調(diào)量是不斷波動(dòng)著的，所以波動(dòng)范圍基本要達(dá)到一個(gè)區(qū)間。執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作次數(shù)。動(dòng)作次數(shù)決定了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的壽命。這里說的執(zhí)行機(jī)構(gòu)不光包括執(zhí)行器，還包括調(diào)節(jié)閥門。執(zhí)行機(jī)構(gòu)頻繁動(dòng)作不光損壞執(zhí)行器，還會(huì)讓閥門線性惡化。下一節(jié)會(huì)更加詳細(xì)的予以說明。穩(wěn)定時(shí)間：階躍擾動(dòng)后，被調(diào)量回到穩(wěn)態(tài)所需要的時(shí)間。穩(wěn)定時(shí)間決定了系統(tǒng)抑制干擾偶的速度。2-11整定系統(tǒng)需要注意的幾個(gè)問題1、 執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作次數(shù)：執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作次數(shù)不能過頻，過頻則容易燒壞電機(jī)。動(dòng)作次數(shù)與比例積分微分作用都有關(guān)系。一般來說，合適的比例帶使得系統(tǒng)波動(dòng)較小，調(diào)節(jié)器的輸出波動(dòng)也就小，執(zhí)行器波動(dòng)也少；積分的章節(jié)已經(jīng)說過：如果輸入偏差不為零，積分作用就會(huì)讓輸出一直向一個(gè)方向積下去。積分過強(qiáng)的話，會(huì)讓執(zhí)行器一次只動(dòng)作一點(diǎn)，但是頻繁地一點(diǎn)點(diǎn)向一個(gè)方向動(dòng)作；微分作用會(huì)讓執(zhí)行器反復(fù)波動(dòng)。一般來說，國產(chǎn)DKJ系列的執(zhí)行器的電機(jī)耐堵轉(zhuǎn)特性較好，其它性能不一。電機(jī)在剛得電動(dòng)作的時(shí)候，電流大約是正常運(yùn)轉(zhuǎn)電流的5-10倍。電機(jī)頻繁動(dòng)作很容易升溫，從而燒壞電機(jī)。另外對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)部件也有較大磨損。一般來說，不管對于直行程還是角行程，對于國產(chǎn)還是進(jìn)口，對于智能還是簡單的執(zhí)行器，動(dòng)作次數(shù)不大于10次/分鐘。對于一些進(jìn)口執(zhí)行器，尤其是日本的，次數(shù)還要減少。對于執(zhí)行機(jī)構(gòu)是變頻調(diào)節(jié)的（這里是說純變頻調(diào)節(jié)，而不是指執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用變頻電機(jī)），可以讓參數(shù)快點(diǎn)，因?yàn)樽冾l器始終處于運(yùn)行狀態(tài)。需要注意的是，變頻器轉(zhuǎn)速線性不能太陡，否則變頻器輸出電流大幅度變化，影響變頻壽命。2、 PID死區(qū)問題：為了減少執(zhí)行器動(dòng)作次數(shù)，一般都對PID調(diào)節(jié)器設(shè)置個(gè)死區(qū)。在土死區(qū)內(nèi)，都認(rèn)為輸入偏差為0。當(dāng)超過死區(qū)后，輸入偏差才從0開始計(jì)算。死區(qū)可以有效減少執(zhí)行器的動(dòng)作次數(shù)。但是死區(qū)過大的話又帶來了新的問題：調(diào)節(jié)精度降低，對于一般的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，不要求調(diào)節(jié)精度過高，精度高意義也不大。提高死區(qū)降低精度的同時(shí)，也會(huì)降低調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性。因?yàn)樗斐闪苏{(diào)節(jié)滯后。這一點(diǎn)不大容易被人理解。附圖8表明了死區(qū)過帶大來的調(diào)節(jié)滯后。圖8：前半部分是死區(qū)過大帶來調(diào)節(jié)滯后，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。后半部分降低了死區(qū)，調(diào)節(jié)效果馬上有了大幅度的好轉(zhuǎn)。對于串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主調(diào)的死區(qū)可以降低甚至取消。設(shè)置副調(diào)的死區(qū)就可以降低執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作次數(shù)了。3、 裕度問題：調(diào)節(jié)系統(tǒng)要有一個(gè)合適的調(diào)節(jié)裕度。如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)經(jīng)常處于關(guān)閉或者開滿狀態(tài)，那么調(diào)節(jié)裕度就很小，調(diào)節(jié)質(zhì)量就受到影響。一般來說一一都無數(shù)個(gè)“一般來說”了，誰讓現(xiàn)場情況復(fù)雜，咱們不能把話說絕了呢一一閥門在80%以上，流量已經(jīng)達(dá)到最大，所以執(zhí)行機(jī)構(gòu)經(jīng)常開度在80%也可以說裕度減小了。這里所說的閥門，包括了各種調(diào)節(jié)工質(zhì)流量的機(jī)構(gòu)，包括閥門、泵的調(diào)速部分等。在第三章中，咱們專門要說一下執(zhí)行機(jī)構(gòu)的種類。4、 通流量問題：調(diào)節(jié)閥門的孔徑都是經(jīng)過嚴(yán)格計(jì)算的。不過也存在計(jì)算失誤的時(shí)候。通流量過大，執(zhí)行機(jī)構(gòu)稍微動(dòng)作一點(diǎn)就可能發(fā)生超調(diào)；反之執(zhí)行機(jī)構(gòu)大幅度動(dòng)作還不能抑制干擾。所以這個(gè)問題也是個(gè)重要問題。如果通流量不合適，有些系統(tǒng)甚至不可能穩(wěn)定運(yùn)行。圖9表明了通流量過大，靜態(tài)偏差不能到零、系統(tǒng)難以達(dá)到理想穩(wěn)態(tài)的現(xiàn)象。5、 空行程問題在一定的開度內(nèi)，調(diào)節(jié)器輸出有變化，執(zhí)行器也動(dòng)作了，可是閥門流量沒變化，這屬于空行程問題?？招谐逃械氖菆?zhí)行其產(chǎn)生的，也有的是閥門產(chǎn)生的。一般的機(jī)構(gòu)都存在這個(gè)問題?？招谐桃话愣急容^小，可以忽略?？墒侨绻^大，就不得不要重視這個(gè)問題了。解決空行程的辦法有很多，一般都在DCS內(nèi)完成。當(dāng)然，如果執(zhí)行器和閥門能夠解決的，要以硬件解決為主。6、 線性問題一般來說閥門開度與流量的關(guān)系都成平滑的線性關(guān)系。這些線性關(guān)系包括直線型、等百分比型、拋物線型等。如果閥門使用時(shí)間長，或者閥門受到損傷，線性就會(huì)改變。線性問題可以有多種解決辦法，既有參數(shù)整定的，也有控制策略的。當(dāng)然最根本的解決辦法在于對線性惡化的治理。如果是比較貴重的調(diào)速泵線性惡化，難以治理更換，那只好從調(diào)節(jié)系統(tǒng)尋找解決辦法了。還有個(gè)在火電廠中普遍存在的問題：減溫水調(diào)節(jié)閥的線性惡化。這基本上是個(gè)頑疾。因?yàn)闇p溫水調(diào)節(jié)閥動(dòng)作頻繁，經(jīng)常在完全關(guān)閉和打開之間反復(fù)波動(dòng)，相當(dāng)多的電廠減溫水閥門線性都很不好，而且還伴隨著空行程偏大。兩個(gè)問題加起來，給自動(dòng)調(diào)節(jié)帶來很大的困難。在第三章中，咱們要專門談到，怎么從自動(dòng)方面解決線性惡化問題。7、 耦合問題一個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)或者執(zhí)行機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)，對另一個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生干擾互相干擾，或者是兩個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)間互為干擾，產(chǎn)生直接耦合。解耦的辦法是先整定主動(dòng)干擾的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，再整定被動(dòng)系統(tǒng)。也可以在主動(dòng)干擾的輸出乘以一個(gè)系數(shù)，作為被動(dòng)干擾的前饋。還有一種間接耦合。這個(gè)現(xiàn)象在協(xié)調(diào)控制中比較明顯：負(fù)荷與汽壓的關(guān)系是互為耦合。解決問題的辦法有兩種：一種是互為修正前饋，這個(gè)解決辦法的應(yīng)用比較普遍，效果不是太好；更有效的辦法是整定參數(shù)，效果要比前者優(yōu)越得多，抗干擾能力也很大，可惜擅長此道的人太少。如果有人有這方面的意愿，可以找我聯(lián)系。上述的七個(gè)問題，真正能夠解決的不多。除下第三、四條無法用參數(shù)解決只能用參數(shù)緩解以外，其它問題都可以通過控制策略、甚至僅僅靠整定參數(shù)就可以解決。我說句這句話真正相信的人不多，可是我就是這樣解決的。衡量一個(gè)人整定參數(shù)的水平就是看能不能解決復(fù)雜問題。舉個(gè)例子：我公司鍋爐蒸發(fā)量430噸/小時(shí)。我們的給水執(zhí)行器平均每2分鐘動(dòng)作1次。一次發(fā)生意外，左側(cè)主汽門突然關(guān)閉，蒸汽流量瞬間下降100噸/小時(shí)，負(fù)荷由130MW下降到80mw，蒸汽壓力下降1MPa。而汽包水位自動(dòng)沒有退出，波動(dòng)范圍是-49mm?73mm，設(shè)定值是39mm。而我們的控制策略就是很簡單很普遍的三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，沒有做任何修改。圖8是當(dāng)時(shí)的調(diào)節(jié)效果截圖：圖9：主汽流量大干擾下的汽包水位波動(dòng)曲線。所以，我始終認(rèn)為：國內(nèi)目前的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，參數(shù)整定的空間相當(dāng)大。如果這方面有想法的，可以聯(lián)系我，歡迎交流。2-14整定參數(shù)的幾個(gè)認(rèn)識(shí)誤區(qū)1、 對微分的認(rèn)識(shí)誤區(qū)認(rèn)為微分就是超前調(diào)節(jié)，如果被調(diào)量或者測量值有滯后，就要加微分。微分是有超前調(diào)節(jié)的功能，但是微分作用有些地方不能用：測量值存在不間斷的微小波動(dòng)的時(shí)候。尤其是水位、氣壓測量，波動(dòng)始終存在，我們一直在考慮濾波呢，再加個(gè)微分，就會(huì)造成調(diào)節(jié)干擾。不如不要微分。2、 對積分的認(rèn)識(shí)誤區(qū)有些人發(fā)現(xiàn)偏差就要調(diào)積分，偏差存在有可能是系統(tǒng)調(diào)節(jié)緩慢，比例作用也有可能影響，如果積分作用蓋過了比例作用，那么這個(gè)系統(tǒng)就很難穩(wěn)定。咱們上面說過：初學(xué)者容易強(qiáng)調(diào)積分作用，熟練者容易忽略積分作用。不再贅述。3、 對耦合系統(tǒng)中，超前調(diào)節(jié)的認(rèn)識(shí)誤區(qū)對于耦合系統(tǒng)，不管初學(xué)者熟練者都容易考慮一個(gè)捷徑：增加前饋調(diào)節(jié)。這個(gè)問題甚至搞自動(dòng)控制的老手都容易犯，畢竟捷徑誰都想走。比如眾所周知的協(xié)調(diào)控制，經(jīng)典控制法中，就有負(fù)荷和汽壓互為前饋的控制策略設(shè)計(jì)。這個(gè)方法也不為錯(cuò)，但是更普適更好的方法是一種整定參數(shù)的思想，參數(shù)設(shè)置合理的話這個(gè)前饋畫蛇添足。要積極探討各種控制辦法。4、 反饋過強(qiáng)復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，前饋信號(hào)和反饋信號(hào)過強(qiáng)的話，會(huì)造成系統(tǒng)震蕩，所以調(diào)解過程中不僅僅要注意PID參數(shù)，還要注意反饋參數(shù)。尤其在汽包水位三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，蒸汽流量和給水流量的信號(hào)都要經(jīng)過系數(shù)處理。有些未經(jīng)處理的系統(tǒng)，在負(fù)荷波動(dòng)的時(shí)候，就要退掉自動(dòng)，否則會(huì)發(fā)生震蕩的危險(xiǎn)。5、 死搬標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)調(diào)個(gè)別指標(biāo)教科書里，自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)需要關(guān)注的指標(biāo)有很多。這些指標(biāo)都有助于自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定。但是自動(dòng)好不好，不要硬套指標(biāo)。最應(yīng)關(guān)注的有兩個(gè)指標(biāo)：被調(diào)量波動(dòng)范圍、執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作次數(shù)，其他都不是最必要的。曾經(jīng)有一次，我?guī)椭粋€(gè)電廠整定自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)?？煲Y(jié)束的時(shí)候，對方專工說：按照國家制定的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)，在多大干擾的情況下，系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定的時(shí)間要小于若干分鐘。我說按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)可能會(huì)發(fā)生震蕩。對方說震蕩沒關(guān)系，只要能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)就可以。我重新整定系統(tǒng)后完全可以達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，可是再強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)存在震蕩的可能一一大干擾情況下難以穩(wěn)定一一半個(gè)月后，這個(gè)參數(shù)下，該執(zhí)行器燒壞。6、 改變設(shè)定值以抑制超調(diào)頻繁改變設(shè)定值是干擾自動(dòng)調(diào)節(jié)。尤其減溫水系統(tǒng)，沒有必要依靠改變設(shè)定值來抑制超調(diào)。那么什么情況下，需要人為干擾呢？在系統(tǒng)輸出長時(shí)間最大或者最小的時(shí)候，說明達(dá)到了積分飽和，需要退出系統(tǒng)，然后再投即可。頻繁改變設(shè)定值是干擾自動(dòng)調(diào)節(jié)7、 主調(diào)快還是副調(diào)快？因系統(tǒng)而定，因參數(shù)而定。常規(guī)參數(shù)：主調(diào)的比例弱，積分強(qiáng)，以消除靜差；副調(diào)的比例強(qiáng)，積分弱，以消除干擾。不絕對。2-11趨勢讀定法整定口訣我發(fā)現(xiàn)大家都對口訣很鐘情。為了讓大家用起來熟練，我也弄個(gè)口訣：自動(dòng)調(diào)節(jié)并不難，復(fù)雜系統(tǒng)化簡單。整定要練硬功夫，圖形特征看熟練。趨勢讀定三要素，設(shè)定被調(diào)和輸出。三個(gè)曲線放一起，然后曲線能判讀。積分微分先去掉，死區(qū)暫時(shí)也不要。比例曲線最簡單，被調(diào)、輸出一般般。頂點(diǎn)谷底同時(shí)刻，升降同時(shí)同拐點(diǎn)。波動(dòng)周期都一樣，靜態(tài)偏差沒法辦。比例從弱漸調(diào)強(qiáng)，階躍響應(yīng)記時(shí)間。時(shí)間放大十來倍，調(diào)節(jié)周期約在內(nèi)。然后比例再加強(qiáng)，沒有周期才算對。靜差消除靠積分，能消靜差就算穩(wěn)。不管被調(diào)升或降，輸出只管偏差存。輸入偏差等于零，輸出才會(huì)不積分。積分不可加太強(qiáng)，干擾調(diào)節(jié)成擾因。被調(diào)拐點(diǎn)零點(diǎn)間，輸出拐點(diǎn)仔細(xì)辨，積分拐點(diǎn)再靠前，既消靜差又不亂。(積分拐點(diǎn)一一第2-9節(jié)整定積分時(shí)間里面講過，被調(diào)量回調(diào)的拐點(diǎn)，與輸出量回調(diào)到設(shè)定值的點(diǎn)，兩個(gè)點(diǎn)的時(shí)刻相減，乘以三分之一，這一點(diǎn)叫做積分拐點(diǎn)。)微分分辨最容易，輸入偏差多注意。偏差不動(dòng)微分死，偏差一動(dòng)就積極。跳動(dòng)之后自動(dòng)回，微分時(shí)間管回歸。系統(tǒng)若有大延遲，微分超前最適宜。風(fēng)壓水位易波動(dòng)，微分作用要丟棄。比例積分和微分，曲線判讀特征真。如果不會(huì)看曲線，多看杖策行吟文。綜合比較靈活用，盛極而衰來扼殺因。2-12其它先進(jìn)自動(dòng)控制方式在PID調(diào)節(jié)誕生后，取得了很好的應(yīng)用效果。PID調(diào)節(jié)迅速普及。但是，現(xiàn)實(shí)總是復(fù)雜的。它不像牛頓三大運(yùn)動(dòng)定律一樣，一旦發(fā)布，就會(huì)看到手邊所有的物質(zhì)都遵循這個(gè)規(guī)律一一除非你用顯微鏡才可得到的微觀世界，和用望遠(yuǎn)鏡才能看清楚的宏觀星際。牛頓只是發(fā)現(xiàn)了他們活動(dòng)的普遍規(guī)律。自動(dòng)控制可不是這么簡單，工程應(yīng)用中，總會(huì)冒出各種各樣的問題。我也不敢說，在電廠什么系統(tǒng)我都能快速解決。我只可以說能夠在較短時(shí)間內(nèi)總結(jié)出規(guī)律，然后想辦法克服。為了適應(yīng)各種復(fù)雜情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)的先驅(qū)們也在不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷的探索。1985年，1月，國際電氣與電子工程師學(xué)會(huì)(IEEE)在美國紐約召開了第一節(jié)智能控制學(xué)術(shù)會(huì)議，討論的主題是：智能控制的原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。一般來說，這個(gè)會(huì)議，標(biāo)志著現(xiàn)代控制理論的形成。會(huì)議至今將近25年了，某些理論還在探索發(fā)展階段，有的理論已經(jīng)應(yīng)用。自從維納創(chuàng)立控制論以后，自動(dòng)調(diào)節(jié)理論經(jīng)歷了兩個(gè)發(fā)展階段——經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論。而所謂的經(jīng)典和現(xiàn)代的劃分也不是完全不變的?，F(xiàn)在所普遍應(yīng)用的自動(dòng)調(diào)節(jié)，已經(jīng)在你不知道的時(shí)候的地方，加入了一些現(xiàn)代控制的理念和方法。有些現(xiàn)代控制理論已經(jīng)“隨風(fēng)潛入夜，潤物細(xì)無聲”了。比如最初，串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)都算是“先進(jìn)控制法”咧?，F(xiàn)在應(yīng)用得很稀松了，也就取消了他的“先進(jìn)”稱號(hào)。還有前饋，這些都不說了。同志們都在前進(jìn)，這都算是普通帶平常了。還有如在PID的輸入進(jìn)行平方運(yùn)算、smith預(yù)估算法等等，方法很多，沒用過，不敢置評(píng)。以上這些都是在PID控制法下面的改進(jìn)，不算是有全新的控制思想。下面介紹全新的控制思想：先進(jìn)控制思想?？茖W(xué)發(fā)展現(xiàn)在這個(gè)水平，有許多方法或者產(chǎn)品，我們明明白白感受到了科技的力量。比如計(jì)算機(jī)、手機(jī)，比如自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)展過程中，我們往往感受不到他發(fā)展的速度。因?yàn)槲覀兩碓谄渲邪　Ｓ行┧^先進(jìn)的控制思想，早就應(yīng)用到我們生產(chǎn)實(shí)踐中了。比如說吧，離散控制。名字聽著似乎很時(shí)髦很先進(jìn)。它的本質(zhì)就是讓調(diào)節(jié)器的輸出不是一個(gè)固定的量。偏差變化了，調(diào)節(jié)器該怎么調(diào)節(jié)？調(diào)節(jié)器的最直接的輸出不是直接發(fā)出一個(gè)開度的量，而是發(fā)出一個(gè)在上一時(shí)刻的開度下改變多少的量。打個(gè)比方：水位測量范圍是50~150mm，比例帶為100，第一個(gè)周期檢測到水位是100mm，此時(shí)排水閥假設(shè)開度為50%。第二個(gè)檢測周期內(nèi)，調(diào)節(jié)器檢測到當(dāng)水位升高到101mm，此時(shí)調(diào)節(jié)器的輸出為：T(out)=50+(101-100)1/8投自動(dòng)之前，調(diào)節(jié)器輸出始終跟蹤閥門開度。自打投自動(dòng)的那一刻起，那一刻的閥門開度被記錄，以后下一時(shí)刻運(yùn)算的值，在被記錄的值上累加，以后每一時(shí)刻都是累加上一時(shí)刻的值。應(yīng)該說，現(xiàn)在所有的DCS都采用了這個(gè)方法。下面要認(rèn)真介紹幾個(gè)先進(jìn)控制思想：一、 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制這個(gè)系統(tǒng)表述起來比較麻煩。也有人叫它神經(jīng)元控制。他的成長也經(jīng)歷過波折。20世紀(jì)40年代心理學(xué)家Mcculloch和數(shù)學(xué)家Pitts提出了形式神經(jīng)元的數(shù)學(xué)模型，后來不斷補(bǔ)充完善。1969年他遭受了一個(gè)打擊：兩個(gè)數(shù)學(xué)家從數(shù)學(xué)上證明它有很大的局限性，甚至可以說是無解的。一下子弄得研究人員灰頭土腦的，都沒精神了。研究停頓下來。1982年有人用“能量函數(shù)”的概念拯救了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。一直到現(xiàn)在，該思想方法不斷取得進(jìn)展。從上面的情況來看，有人說數(shù)學(xué)是一切學(xué)科的工具，這句話真不假。各種先進(jìn)控制法從誕生到發(fā)展，都離不開數(shù)學(xué)的影子?？稍蹅兯v的經(jīng)典控制PID控制法，似乎與數(shù)學(xué)無關(guān)吧？不是的，息息相關(guān)。經(jīng)典控制法其實(shí)完全離不開數(shù)學(xué)模型，本文前面之所以沒有很多數(shù)學(xué)的影子，是因?yàn)樵蹅兪窃趧e人建立模型的基礎(chǔ)之上的應(yīng)用。包括下一章所要討論的電廠各個(gè)實(shí)際自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，都離不開當(dāng)初數(shù)學(xué)模型的建立或者指導(dǎo)。還有些情況下，我們能夠給控制策略進(jìn)行修改添加，能否成功，數(shù)學(xué)上都能夠找到依據(jù)?？偟膩碚f，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是模擬生物感知控制。它將每個(gè)信號(hào)進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算和小信號(hào)切除后，進(jìn)行層運(yùn)算，最終多路輸出。并行計(jì)算、分步信息儲(chǔ)存、容錯(cuò)能力強(qiáng)是它突出的優(yōu)點(diǎn)。這東西在工程控制上的應(yīng)用，有多大好處不好說，咱沒有具體實(shí)踐過。為了克服它的缺點(diǎn)，后來又產(chǎn)生了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制。簡言之，雜交優(yōu)勢在工程上也是比較明顯的。二、 模糊控制在前面咱們提到過，騎自行車是模糊控制。什么叫做模糊控制呢？PID調(diào)節(jié)是精確調(diào)節(jié)，它清楚地知道調(diào)節(jié)的目標(biāo)(設(shè)定值)，和下達(dá)命令的大小(執(zhí)行機(jī)構(gòu)開度)。對于有些系統(tǒng)來說是很必要的。比如火電廠主汽溫度調(diào)節(jié)，我們需要盡可能高的溫度，以提高蒸汽的做功能力，增加熱效率；同時(shí)又不讓蒸汽溫度過高，蒸汽溫度過高管道就會(huì)變軟，耐壓就會(huì)降低，專業(yè)名詞叫做產(chǎn)生“高溫蠕變”。為了兼顧經(jīng)濟(jì)性和安全性，咱們可以精確的給蒸汽溫度一個(gè)設(shè)定值，盡力讓溫度保持在這個(gè)設(shè)定值周圍。如果自動(dòng)調(diào)節(jié)不好用，溫度波動(dòng)大，設(shè)定值就要降低，防止溫度過高；如果自動(dòng)調(diào)節(jié)效果好，設(shè)定值可以適當(dāng)提高。所以，此類系統(tǒng)的設(shè)定值可以精確些。而有的系統(tǒng)不是這樣的。比如水位控制，高一點(diǎn)低一點(diǎn)都無所謂，誤差幾十毫米對系統(tǒng)影響不大。可是對于傳統(tǒng)的PID控制，必須要有一個(gè)明確的設(shè)定值，超出設(shè)定值的波動(dòng)都要進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣就產(chǎn)生了調(diào)節(jié)浪費(fèi)。還有的系統(tǒng)，在一定范圍內(nèi)可以緩慢調(diào)節(jié)，超出一定范圍的時(shí)候需要急劇調(diào)節(jié)，這些問題，傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)有它不太擅長的地方。模糊控制就是專門針對這種情況設(shè)計(jì)的。模糊控制誕生于1965年。創(chuàng)始人是美國的扎德教授(L.A.Zadeh)。老外把模糊控制叫做Fuzzy，最初咱們國家翻譯的時(shí)候，根據(jù)音譯也有人叫“乏晰控制”——缺乏明晰的控制。咱上高中時(shí)候?qū)W的集合論為模糊控制奠定了基礎(chǔ)。一聽集合論大家就應(yīng)該明白一些東西，模糊控制就是人為地把采集到的清晰的數(shù)據(jù)模糊集合化，把控制目標(biāo)模糊集合化，最終再把模糊化的東西清晰化去實(shí)現(xiàn)控制。夠費(fèi)勁吧？實(shí)際中的模糊控制策略確實(shí)夠費(fèi)勁的。在上世紀(jì)90年代的時(shí)候，我自己根據(jù)模糊控制的原理編輯了一個(gè)低加水位控制程序。火電廠熱控的人員都知道，低加水位控制應(yīng)該算是最簡單的控制了。我把水位模糊化為安全區(qū)、調(diào)節(jié)區(qū)、危險(xiǎn)區(qū)三個(gè)區(qū)域，又把水位波動(dòng)的趨勢模糊化為緩慢、中速、急劇三個(gè)層次，再把輸出調(diào)節(jié)劃分為細(xì)調(diào)、勻調(diào)、大幅度調(diào)節(jié)三個(gè)階段，經(jīng)過復(fù)雜的調(diào)節(jié)策略，最終實(shí)現(xiàn)了模糊控制。水位不高不低的時(shí)候，不調(diào)節(jié)；水位小波動(dòng)也不調(diào)節(jié)；水位快速波動(dòng)的時(shí)候快速調(diào)節(jié)；急劇波動(dòng)的時(shí)候急劇調(diào)節(jié)。正當(dāng)我在欣賞自己的成績的時(shí)候，突然發(fā)現(xiàn)：一個(gè)PID調(diào)節(jié)中，再簡單不過的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用模糊控制就需要至少7個(gè)參數(shù)，串級(jí)系統(tǒng)需要十幾個(gè)參數(shù)，控制策略又這么復(fù)雜，還不把人給累死?。∵@個(gè)參數(shù)是我自己整出來的，估計(jì)每個(gè)人整出來的也會(huì)不一樣。但是有一點(diǎn)是相同的：控制策略很復(fù)雜，調(diào)節(jié)參數(shù)又多。因?yàn)槟：刂茖?xì)調(diào)節(jié)的優(yōu)勢不明顯，后來又誕生了模糊+PID控制，精細(xì)的區(qū)域用PID調(diào)節(jié)，之外用模糊一一繞了一個(gè)大彎，又回到了PID。當(dāng)初……。如果說它對危險(xiǎn)區(qū)域（大幅度偏離設(shè)定值）的控制有優(yōu)點(diǎn)的話，那么前面咱們提過的PID輸入偏差加平方運(yùn)算似乎也可以達(dá)到這個(gè)目的。恩，模糊控制有它的優(yōu)點(diǎn)，可是它的缺點(diǎn)也太明顯了。控制策略很復(fù)雜。2-18再說智能控制可能是上面模糊控制的表述太簡單了，有些人對我的表述有異議。那么咱就進(jìn)一步說一下：很簡單常用的一個(gè)例子：假如一個(gè)人頭上一根頭發(fā)都沒有，那么，毫無疑問他是一個(gè)禿子。如果這個(gè)人頭上只有一根頭發(fā)，我們?nèi)耘f可以堅(jiān)決的認(rèn)為他是禿子。如果有兩根呢？三根呢？哪怕有十根也是。我們就這么不斷問下去，有100根呢？……有1000根呢？如果你沒有不耐煩的話，我相信你的底氣開始不夠充足了。那么到底有多少根頭發(fā)才不算禿子？低于多少根不是禿子？沒有人知道。我們的數(shù)學(xué)很難告訴我們這個(gè)問題。模糊數(shù)學(xué)建立起來后，這個(gè)問題開始被重視了。假如說我們的頭發(fā)大約有五十萬根吧，那么至少30萬根的時(shí)候，他還不是禿子。我們可以設(shè)定一個(gè)界限：30萬根不是禿子。他有三十萬根頭發(fā)的時(shí)候，是禿子的可能性為0。如果他有299999根頭發(fā)的時(shí)候，是禿子的可能性為1/30萬。這時(shí)候不管從現(xiàn)實(shí)中還是從數(shù)學(xué)上，他仍舊不是禿子。當(dāng)這個(gè)可能性增加到10%左右的時(shí)候，我們會(huì)有點(diǎn)模糊的描述：那個(gè)人，頭發(fā)有點(diǎn)?。划?dāng)這個(gè)可能性增加到20%左右的時(shí)候，我們會(huì)說他頭發(fā)微微有點(diǎn)禿；隨著可能性的增加，說他禿的人也在增加，模糊的表述也越來越少。當(dāng)這個(gè)可能性增加到90%左右的時(shí)候，我們就可以說他禿了，雖然還有頭發(fā)，不多。模糊數(shù)學(xué)就是這樣，他把一個(gè)系統(tǒng)集合化。制定一個(gè)規(guī)則，然后判斷符合這個(gè)規(guī)則的相似度。我們騎自行車，目標(biāo)值是一條路，而不是一條直線。只要在安全范圍，我們的控制就不需要大腦干預(yù)調(diào)節(jié)，而只需要穩(wěn)定平衡。我們的目標(biāo)只是一個(gè)模糊的范圍。模糊控制要把被調(diào)量模糊化，但不需要過細(xì)地判斷相似度。拿一個(gè)水池水位來說，我們可以制定一個(gè)規(guī)則，把水位分為超高、高、較高、中、較低、低、超低幾個(gè)區(qū)段；再把水位波動(dòng)的趨勢分為甚快、快、較快、慢、停幾個(gè)區(qū)段，并區(qū)分趨勢的正負(fù)；把輸出分為超大幅度、大幅度、較大幅度、微小幾個(gè)區(qū)段。當(dāng)水位處于中值、趨勢處于停頓的時(shí)候，不調(diào)節(jié)；當(dāng)水位處于中值、趨勢緩慢變化的時(shí)候，也可以暫不調(diào)節(jié)；當(dāng)水位處于較高、趨勢緩慢變化的時(shí)候，輸出一個(gè)微小調(diào)節(jié)兩就夠了；當(dāng)水位處于中值、趨勢較快變化的時(shí)候，輸出進(jìn)行叫大幅度調(diào)節(jié)……。如上所述，我們需要制定一個(gè)控制規(guī)則表，然后制定參數(shù)判斷水位區(qū)段的界值、波動(dòng)趨勢的界值、輸出幅度的界值。通過上面的描述我們可以看出，模糊控制的優(yōu)點(diǎn)在于：1、 不需要精確的數(shù)學(xué)模型，只要合理的制定規(guī)則就可以了；2、 如果規(guī)則和參數(shù)制定合理，那么系統(tǒng)具有小偏差和靜差根據(jù)情況靈活調(diào)節(jié)、大偏差快速調(diào)節(jié)的效果。比單純的PID調(diào)節(jié)反應(yīng)靈活且快速；3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)要么不動(dòng)，要么一下子調(diào)節(jié)到位。模糊控制的復(fù)雜在于：1、 規(guī)則的制定要占用較大的精力；2、 參數(shù)（界值）過多，整定起來較為復(fù)雜；3、 雖然不需要精確的數(shù)學(xué)模型，但是我們在制定規(guī)則的時(shí)候，還要對系統(tǒng)相當(dāng)?shù)氖煜ぃ朗裁辞闆r下怎么調(diào)節(jié)。上面僅僅是一個(gè)簡單的單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)。如果讓我們來制定減溫水調(diào)節(jié)系統(tǒng)的規(guī)則，那么系統(tǒng)規(guī)則會(huì)變得更復(fù)雜，參數(shù)也會(huì)更多；制定一個(gè)三沖量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，系統(tǒng)就更龐大。如果再加上與PID控制的結(jié)合，系統(tǒng)就顯得臃腫了。2-19自動(dòng)調(diào)節(jié)漫談科學(xué)和工程研究是無極限的。我上面的敘述僅僅是二十世紀(jì)九十年代的控制發(fā)展，后來的控制不光綜合了PID，還有自學(xué)習(xí)功能的研究?，F(xiàn)在自學(xué)習(xí)功能的調(diào)節(jié)器發(fā)展很快。今年我參加一個(gè)自動(dòng)化會(huì)議的時(shí)候，就有公司推廣他們的外掛PID參數(shù)整定和自學(xué)習(xí)系統(tǒng)了。自動(dòng)調(diào)節(jié)的發(fā)展歷程，不光是數(shù)學(xué)、生物、電子、工程、測量等科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，還是一個(gè)仿生技術(shù)的發(fā)展。尤其是二十世紀(jì)末期，仿生學(xué)日益被重視。人們在研究自動(dòng)控制的時(shí)候，也不斷的研究參考仿生原理，取得了不可忽視的成果。前面所說的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制就是仿生學(xué)成就之一。我們的自動(dòng)調(diào)節(jié)取得了巨大成就，可以說，在工程控制領(lǐng)域，幾乎“無所不控”。但是我們的自動(dòng)調(diào)節(jié)還有很長的路需要走。舉個(gè)簡單的例子：騎自行車就是一個(gè)很復(fù)雜很高超的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它不僅僅包含了模糊控制和PID控制原理，還包含了自學(xué)習(xí)、變參數(shù)的方法。并且在一些復(fù)雜場所，甚至新環(huán)境下，還包含了改變控制策略、改變控制方法、自動(dòng)檢查控制策略和參數(shù)的功能。比如我們騎自行車。雖然說目標(biāo)值是一個(gè)模糊的范圍，屬于模糊控制。可是我們還要做到讓自行車不倒，就需要我們時(shí)刻調(diào)節(jié)雙手的平衡。目標(biāo)值的修改用大腦，雙手調(diào)節(jié)平衡屬于條件反射，用脊髓神經(jīng)。當(dāng)我們騎車調(diào)節(jié)平衡的時(shí)候，大腦不去干涉。當(dāng)雙手調(diào)節(jié)平衡出現(xiàn)問題，或者路況突然改變，我們的大腦就要接管條件反射，進(jìn)行干預(yù)調(diào)節(jié)。在干預(yù)調(diào)節(jié)的同時(shí)，我們的條件反射并不完全解除控制，而是大腦一邊思考控制策略是否需要修改，一邊考慮已經(jīng)固化到脊髓神經(jīng)的PID參數(shù)是否需要整定，一邊還依賴條件反射進(jìn)行微調(diào)。當(dāng)這個(gè)復(fù)雜路況反復(fù)走過，大腦制定了新的控制策略、熟悉了新的PID參數(shù)，并發(fā)現(xiàn)新的東西能夠適應(yīng)這個(gè)路況后，反復(fù)走幾次這個(gè)路，這個(gè)新的控制方式就被固化到脊髓神經(jīng)，從而也變成了條件反射，再走這條路，基本不用大腦干預(yù)了。從上面對騎自行車的控制的敘述我們可以發(fā)現(xiàn)：對于仿生學(xué)來說，我們的工程自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)還顯得太簡單。至少對一個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)來說，我們的研究還不能做到自動(dòng)確認(rèn)到底多大的參數(shù)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。上海一個(gè)教授叫張衛(wèi)東，他曾經(jīng)發(fā)表一篇論文，闡述了對于一個(gè)系統(tǒng)采用多大范圍的參數(shù)可以讓系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。以前看一個(gè)文章，說我國某研究機(jī)構(gòu)研究多自由度的平衡問題。比如手指上直立一根筷子，移動(dòng)手指讓筷子不倒，這也是一個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。那個(gè)研究機(jī)構(gòu)可以做到在二維空間內(nèi)（即左右方向上）再疊加一個(gè)筷子，讓筷子不倒。這就是一個(gè)更高級(jí)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。前些日子南方一個(gè)大學(xué)生就跟我探討過倒立擺的控制問題，估計(jì)就是那項(xiàng)研究的簡單應(yīng)用。通過看電視新聞，我很贊嘆日本的自動(dòng)調(diào)節(jié)水平。他們的機(jī)器人可以直立行走做復(fù)雜的動(dòng)作，我認(rèn)為這里面同樣也反映了日本自動(dòng)調(diào)節(jié)的發(fā)展水平。2000年的時(shí)候，美國的Nature一期雜志上，報(bào)道了美國麻省理工學(xué)院和杜克大學(xué)的科學(xué)家，利用猴腦遙控指揮1000多公里以外的機(jī)器人運(yùn)行的研究成果。下圖就是這項(xiàng)試驗(yàn)的示意圖：他們研究了猴子的大腦活動(dòng)規(guī)律，對猴子的大腦幾個(gè)區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)研究。它們把電極分別植入兩個(gè)猴子的大腦里，其中在一只猴子腦部的6個(gè)區(qū)域植入了96個(gè)電極，在另一只猴子大腦的2個(gè)區(qū)域植入了32個(gè)電極。電極通過導(dǎo)線傳輸信號(hào)，經(jīng)過處理后，控制兩個(gè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。電腦研究了大腦是如何控制肢體動(dòng)作的，識(shí)別出腦部神經(jīng)指揮肢體動(dòng)作的模式，然后把這些模式轉(zhuǎn)換為指令。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：機(jī)器人的手臂活動(dòng)基本與猴子的肢體活動(dòng)一致。只是植入電極多的猴子，“指揮”機(jī)器人的手臂動(dòng)作要更好一點(diǎn)。通過此項(xiàng)研究，我們可以看到人類掌握動(dòng)物大腦活動(dòng)規(guī)律的研究深度。對于將來的系統(tǒng)調(diào)節(jié)，我還設(shè)想：把最簡單的成熟的調(diào)節(jié)系統(tǒng)固化起來，我們只考慮復(fù)雜和意外情況下怎樣修改策略，怎樣整定參數(shù)。就好像一個(gè)社會(huì)，復(fù)雜情況下領(lǐng)導(dǎo)只考慮制定策略，越往基層，做的事情越繁雜；正常情況下，領(lǐng)導(dǎo)只做選擇題。我相信：在若干年后的將來，像我們這些專門維護(hù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)整定參數(shù)的人將會(huì)失業(yè)，或著干別的事情。因?yàn)閷淼淖詣?dòng)調(diào)節(jié)已經(jīng)發(fā)展到相當(dāng)完備，一切電腦都可以幫我們解決了。這一天終將到來，否則機(jī)器人的高級(jí)智慧只能是空想。終將有一天，我們?nèi)四X能夠做到的事情，電腦必將也能夠做到。我們?nèi)四X所做的都是選擇題：面對新的情況我們選擇哪種策略。這一切，很可惜，與我們無緣。無論是研究還是應(yīng)用。要實(shí)現(xiàn)這一切，跟自動(dòng)發(fā)展的歷程一樣，需要無數(shù)科學(xué)家的心血。回到現(xiàn)實(shí)。05年的時(shí)候，我見到了自動(dòng)專家張鼎燕老師。向他請教當(dāng)前眼花繚亂的先進(jìn)控制的優(yōu)缺點(diǎn)。他說先進(jìn)控制，尤其是模糊控制，日本研究比較好，應(yīng)用的也多。他曾經(jīng)跟一個(gè)日本控制專家討論：模糊控制和傳統(tǒng)控制比起來，優(yōu)越性是PID不可替代的么？日本專家回答：最終還是離不開傳統(tǒng)的PID控制的。2-20電腦作詩機(jī)人們在進(jìn)行科學(xué)研究的時(shí)候，總是不斷返躬自身。一直以來，仿生學(xué)和人工智能的發(fā)展始終被科學(xué)家們占領(lǐng)著指引著，普通的人們很難對科學(xué)有什么特殊的貢獻(xiàn)。終于，這個(gè)傳統(tǒng)被打破了。我認(rèn)為，電腦作詩機(jī)可以算是平民對仿生學(xué)和人工智能的一大挑戰(zhàn)?？茖W(xué)家們對仿生學(xué)和人工智能的貢獻(xiàn)一直是在科學(xué)領(lǐng)域的，而電腦作詩機(jī)則把仿生學(xué)和人工智能推向了美學(xué)領(lǐng)域。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)在中國突然興起的時(shí)候，一大群詩詞愛好者突然發(fā)現(xiàn)了一個(gè)極其理想的交流陣地：QQ聊天室。通過QQ聊天室，廣大的詩詞愛好者們互相交流，互相促進(jìn)，可以說：騰訊聊天室對中國的古典文學(xué)平民化普及工作作出了卓越的貢獻(xiàn)。其中，有個(gè)善于鉆研程序的詩詞愛好者，用電腦做出了詩詞。這個(gè)人的網(wǎng)名叫做：稻香老農(nóng)。稻香老農(nóng)把詩詞的格律全部按照一定的程式程序化，并且還把韻譜、唐宋詩詞經(jīng)常出現(xiàn)的字詞一起程序化，然后把所有收集的詞句分感情類化為程序。當(dāng)你要作詩的時(shí)候，先選擇體裁，你是要做七言絕句呢，還是要做五言律詩，或者是要做那個(gè)詞牌的詞。然后再選擇韻腳、句式，然后再選擇主題。最終電腦根據(jù)你選擇的題材主題，做出詩來。這個(gè)程序是嚴(yán)格按照格律和韻府作詩，所以做出的詩念起來很有韻味。只是你只要稍作推敲，就會(huì)發(fā)現(xiàn)其意向、邏輯很有問題的。但是不管怎樣，我們從中看到了古典詩詞的美?，F(xiàn)在把我用電腦作詩機(jī)做的幾首詩奉獻(xiàn)給大家：《君莫思?xì)w》莫學(xué)香來兩鬢霜，孤梅又向門前望?？M回鄉(xiāng)思煙霞麗，迢遞歲陰印綬光。丹詔西林明劍戟，清風(fēng)南陌見牛羊。朝來十日年光盡，再鼓清琴春調(diào)長。水調(diào)歌頭?歸航秋氣頻回首，空翠五十年。風(fēng)涼欲夢更少，水寒壽如山。柳岸又疊葦霧，漫道休說絕色，清夜照嬋娟。江闊誦奇句，日暖獻(xiàn)公前?？醇t葉，想白馬，叩長安。滿屋蒙塵，歌詠不比桅燈前。幾度鶯聲欲破，檀板閑敲一段，不是渚邊煙。仿佛坐來久，珠淚彤云邊?！蹲詣?dòng)化》法日蒲輪去似流，垂陰蜀地長悠悠。影分踴塔誰為掃，聲合穿廊自看修。采掇吟看新落葉，馨香醉聽最高樓。閑居水澹光風(fēng)轉(zhuǎn)，萬世尋常秉燭游?！蹲詣?dòng)化》杳靄宮商伴老身，回丹盡室動(dòng)人神。多君使我殷勤醉，競歷秋齋與廟鄰?！蹲詣?dòng)》退避芳容鎖澹愁，施朱暗淡一簾秋。久為散漫遮三徑，自到輕明謝九州。秋色嚴(yán)城先訪戴，寒潮華屋暫依劉。香羅個(gè)字赍秦本，醉眼敲斜灞水流?！墩{(diào)節(jié)》準(zhǔn)擬巡檐雨意長，山田出沒繞通塘。離憂報(bào)道交回燭，處士舟還及歲芳。為了試試作詩機(jī)的能力，我還輸入了控制、反饋等詞作為主題。結(jié)果是：“存在20%的詞匯無法生成正確的關(guān)聯(lián)。您可以返回再試幾次。”電腦作詩機(jī)目前僅僅被詩詞愛好者作為一個(gè)新奇的玩意兒。可是我認(rèn)為：這是仿生學(xué)和人工智能，在美學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)有趣有意義的嘗試。也許有一天，我們會(huì)重新審視它的作用的。下面我給出稻香老農(nóng)的電腦作詩機(jī)鏈接，有興趣