环境实验室的
PID 控制整定经验

§为什么环境控制难整定

环境实验室的温湿度回路比一般工业对象难控，原因集中在四点。

• 惯性大：被控对象包含房间空气、围护结构、样机与风道，温度对象的时间常数常达 5~20 min，参数变化缓慢。
• 纯滞后明显：送风状态改变后，要经过一段输运时间才被测点感知，滞后从几十秒到数分钟不等。
• 执行器不对称：加热投入后温度上行快，制冷受换热能力与结霜限制，下行慢，且增益随工况温度变化。
• 多回路耦合：制冷、加热、加湿三条回路作用在同一团空气上，一条回路的动作会扰动另外两条。

叠加起来，就出现了常见的现象：单看温度曲线还算平，但湿度一直在漂；或者换一个工况点，原本好用的参数开始振荡。

§整定之前先处理测点与执行器

有两件事比调参数更关键。其一是测点位置。传感器装在送风口附近，响应快，却测不到房间的平均状态，容易出现稳态偏差；装在工作区或回风口，代表性更好，但滞后变大。通常建议放在气流充分混合、避开壁面与直射的位置，并且与所执行标准对测点位置的要求保持一致。

其二是执行器的调节方式。电加热用可控硅连续调功，输出可连续变化，品质明显好于接触器通断。制冷侧如果只有压缩机启停，本质上是个带死区的开关量，只能靠台数分级、变频或热气旁通把输出细化。执行器越接近连续可调，参数越好给。

§参数怎么给：经验范围与整定顺序

下表给出的是常见起始范围，实际取值随房间容积、换气次数与执行器形式变化，需现场再收。

给参数的顺序一般是：先把积分时间放到很长，只保留比例作用，逐步减小比例带直到出现等幅振荡，再把比例带放大到振荡消失，然后缩短积分时间消除余差。每改一次参数，都要等两到三个完整周期再判断，不要跟着短时间的波动反复改。

§串级与前馈什么时候用

对滞后明显的房间，串级结构比较实用：主回路管房间温度，其输出作为副回路的设定值，副回路管送风温度或表冷后温度。副回路响应快，可以在扰动传到房间之前先抑制掉一部分；主回路慢一些，只负责修正残余偏差。整定时先闭合副回路整定，再投主回路。

前馈针对的是可测量的扰动。样机启停带来的热负荷变化、工况目标值的大幅阶跃、库门开启，都属于能提前获知的信号。把样机功率按系数换算成冷量需求直接叠加到输出上，比等偏差出现后靠积分去追要快。但前馈系数需要实测标定，给得过大反而会造成反向过冲。

§几个常见的整定误区

下面这些情况在现场出现频率较高，值得对照检查。

• 只看超调：超调小不代表稳态合格，稳态偏差与波动度才是判定依据。
• 积分饱和：长时间到不了设定值时积分项持续累积，一旦到达就会大幅过冲，需要加积分限幅或抗饱和处理。
• 微分滥用：温度信号带噪声，微分会放大噪声引起输出抖动。多数场合不使用微分，或者先对测量值做一阶滤波。
• 用放宽判据代替整定：缩短稳态判定时间能让数据看上去达标，但不符合标准对稳定时间的要求。
• 分程切换缺死区：制冷与加热的交界处若没有重叠区或死区，两套设备会在切换点反复投切，既费电又扰动工况。
• 忽视季节变化：夏季与冬季的冷凝温度、环境温度差别较大，同一组参数在两个季节的表现往往不同，建议按季节各存一套。

改完参数后，把整定前后的稳态数据各留一份存档。下次出现类似问题时，有基线可比，排查会快不少。