负责任地使用衍生诉讼

导数动作可以在循环调优中给你最快的响应，但前提是你负责地使用它。太多的导数会使循环不稳定。偏差太小将不利于响应，并可能导致，例如，控制阀抖动，造成更大的磨损和缩短更换时间。

通过John Gerry，体育，ExperTune 二二年二月一日

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导数动作可以在循环调优中给你最快的响应，但前提是你负责地使用它。

太多的导数会使循环不稳定。偏差太小将不利于响应，并可能导致，例如，控制阀抖动，造成更大的磨损和缩短更换时间。

在PID(比例-积分-导数)循环整定中，可以对一个或多个变量进行调整以产生变化。

使用适当数量的导数(或D)可以使用更多比例的，特别是更积分的动作，从而产生反应更快的控制循环。适当应用的导数作用会在温度循环等二阶过程中产生最显著的变化。但是D动作也可以帮助大多数循环的响应。

例如，在一个简单的比较中，运行温度循环的两个控制器(见屏幕截图)具有相同的比例和积分项。当出现反转时，与第二次相比，pi曲线的波动幅度明显更大，至少有四次，这增加了衍生品的作用。

每个控制器的死时间与进程增益的关系图显示鲁棒性增加了53%(见第二个屏幕截图)。显然，D动作可以平滑响应，创建一个更健壮的循环。

如果设定值响应对循环很重要，则应检查导数对设定值的影响。有些控制器允许从设定值更改中删除导数动作。在霍尼韦尔Plantscape a和B算法的模拟比较中，每个算法都有导数，算法a的反应速度略快，控制器输出的初始峰值较大。算法B在响应时反应没有那么快(见第三个屏幕截图)。

大多数进程都可以通过导数作用来帮助，除了那些几乎是纯死时间的进程，它们不应该使用d。一个老的经验法则是不要在有噪声的循环上使用D。

过程控制总是需要权衡的。如果回路有噪声，D动作会使控制阀运动更大，对阀门造成更大的磨损，降低其寿命。这就是为什么仅仅使用一点点D就会损害循环:它对提高性能没有什么作用，而且会磨损阀门。使用D时，使用足量适量。如果过滤器的尺寸合适，额外的过滤器可以帮助抵消控制阀的磨损。

只在限制导数增益的控制器上应用导数。当用户输入D的设置时，制造商通过对过程变量或误差信号应用一阶或二阶滤波器来限制导数增益。

如果没有这样的滤波器，在存在任何数量的噪声时使用D动作将连续地将粉碎控制器输出到上限或下限。在第四个屏幕截图的下方图中，蓝线显示了这样一个事件。这个例子在一定程度上说明了为什么D经常受到不好的评价。红色图显示了具有适当D增益限制的相同控制器。

对于并行类型的控制器还有另一个注意事项。(《PID控制算法的比较》，控制工程， 1987年3月，解释了PID控制器类型。)在许多这样的控制器上，D增益限制随控制器增益的拨入值而变化。

拨增益1，一切正常。拨入逐渐变小的控制器增益，D增益限制慢慢消失。如果设置一个较大的控制器增益，那么D增益限制就会非常接近实际的D，以至于最终会取消D动作。对于并行控制器，除非控制器增益接近1，否则不要使用D。

对两个相同的PID控制器进行温度回路仿真，可以看出附加滤波是如何产生不同效果的。使用过滤器，性能不变，稳健性略有下降，但阀门行程和反转显著降低。在这种情况下，过滤器可能是值得的。确保添加的任何过滤器都不会“大”到损害循环性能。

如果设置得当，导数动作可以改善大多数循环的响应。即使有适当的设置，也要仔细检查阀门磨损的权衡。分析软件可以帮助比较选项，并为循环调优提供决策工具。

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作者信息

John Gerry，体育硕士，ExperTune (Hubertus, wisconsin .;