自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大
惯性组件（环节）或有滞后

(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的

变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化

“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用

就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入

“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大

误差的幅值，而目前需要增加的是

“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+

微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控
量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例

+微分(PD)控制器能改善系统在

调节过程中的动态特性。

PID 控制器各控制环节的作用如下：

比例环节：为了及时成比例地反应控制系统的偏差信号

e(t)，以最快速产生控制作用，

使偏差向减少的趋势变化。积分环节：为了保证被控制量

y(t)在稳定时对给定量 r(t)的无静

差控制，即当闭环系统处于稳定状态时，控制输出量和控制偏量都保持在某一个常值上。积
分作用的强弱取决于积分时间常数，积分时间常数越大积分作用越弱，反之则越强。

微分环节：为了改善闭环系统的稳定性和动态响应的速度，能反映偏差信号的变化趋

势，并能在偏差信号变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系
统的动作速度，减少调节时间。

三、

PID 在造纸污水处理调节 pH 值的应用

1、工艺流程见图 2

未处理污水在循环的生物氧化池内，中和处理后排放到快慢搅拌池。加中和剂过程如下：

储存在

1#、2#、3#、4#罐中的中和剂，通过 1#、2#加药泵经电磁流量计、电动调节阀后加

入生化池。

2、PID 控制见图 3

控制过程为：

pH 计实际测得的值 pH2 与目标设定值 pH1 相比较，所得偏差信号 e(t)送

入

PID 控制器，内部运算后，输出信号控制电动调节阀的开度，从而实现加药量随目标设

定值的自动调节。

3、硬件选型

电 磁 流 量 计 ：

SAT8-1-9D2 ； 量 程 ： 2-15m3/h ； 输 出 ： 4-20mA ； pH 计 ： SAT8-1-

92DX100 ；量程：0-14 ；输出：4-20mA；PID 控制器：SAT8-1-92X100

量程：

0-14 ；输出：4-20mA；电动调节阀：SAT8-1-9JYIK ；输入：4-20mA ；输出：

4-20mA

四、小结

将南华纸业造纸的酸碱调节改为

PID 控制后，大大节约了人力，提高了加药系统的稳

定性，而且南华纸业造纸选用的

PID 控制器带自整定功能，通过自整定，大大简化了参数