石油化工仪表自动控制系统中模糊PID 技术的应用分析

引言：近年来不同类型的仪表，在我国各地石油化工企业广泛应用，仪表相应的信息化建设也在随之升级，仪表信息化自动控制系统大量研发设计。但结合实际调研可以发现，部分石油化工仪表自动控制系统应用时，仍存在一定的技术创新力度不足问题，未有效采用先进的模糊 PID 技术。为改变这一现状，本文围绕石油化工仪表自动控制系统中模糊PID 技术的应用，开展具体研究分析。

1. 石油化工仪表自动系统与模糊PID 技术概述

1.1 石油化工仪表及自动系统

石油化工的仪表多属于电气设备装置，主要类型包括计量仪表与电磁仪表等，在自动化技术与智能化技术的不断发展下，各类仪表的集成化使用需求持续提高，逐渐配备完善的自动系统。通过电磁场控制、模块化设计、换流装置控制，优化系统的自动控制算法，实现仪表多电平换流器控制设计，整体性提高石油化工企业的集成管理能力。

1.2 模糊 PID 技术

模糊 PID 技术兼具模糊控制理论与 PID 算法的优势，能精准识别系统的误差，分析误差变化规律、误差原因、误差变化率，在模糊合集中映射，之后通过模糊推理，控制系统、调节误差、计算系统控制器的输出 [1]。同时该技术还具有模糊逻辑功能，可以将模糊逻辑与相应的模糊规则结合，实时优化 PID 参数，并支持模拟人工控制，实行模糊控制。如通过模糊逻辑，可模拟人工温度控制，实现模糊温度控制，真实反映温度变化过程。

2. 石油化工仪表自动控制系统模糊PID 技术的应用要点

2.1 自适应控制与组件研发

利用模糊 PID 技术可以实现系统的自适应控制，在系统中可设置建立零序电流检测模型，之后在模型中，设置基于模糊 PID 技术的输出层，分析结构后获得仪表自动控制系统的零序电流，清晰明确电流参数分布情况。在系统中还可以根据具体的零序电路图，分析正序和负序电流，建立相关的励磁电流参数检测模型，分析三相励磁电流磁链中的负序电流与三相正序电流，之后使用模糊 PID 技术，灵活调节输出电流参数值，确保电流值处于合理范围内。在自动控制系统中，还可以利用模糊 PID 技术设计组件，促进系统稳定、可靠运行。如利用技术可以先分析三相铁心饱和特性，之后进行仪表动态控制与涌流模拟，最后根据分析、模拟结果，使用嵌入式核心处理器，辅助开发仪表自动控制系统组件。此外，还可以将技术和单周期指令模块化设计方法结合，实现系统晶振控制，并使用时钟采样方法优化晶振控制过程中的多线程调度，设计时钟序列、多线程、单周期指令等形式的组件。

2.2 系统软硬件设计

仪表自动控制系统由众多软硬件组成，利用模糊 PID 技术可以有效优化各软硬件性能。在系统软件方面，可按照石油化工生产实际，科学设置石油等生产原材料的浓度检测标准值，之后使用 PID 智能算法，检验、判断实际浓度值是否超过标准值。为使软件更加符合系统自动控制功能需求，可使用编程等技术，优化设计软件接口、程序、数据、结构等组成部分，如可使用 C 语言编程技术，优化软件接口超限自我保护功能，如果系统压强超出标准值能及时发出预警信息。在系统硬件方面，可利用技术优化硬件结构，进一步明确硬件模块通信方式，明确控制结构运行的主要设备、装置。之后可优化硬件通信、传感器、微控制器等功能模块，通信模块电路可设置串口芯片，将该模块运行方式调整为串联，并选择合适的网络协议，以满足通信需求。在传感器模块可丰富传感器类型，投入温湿度、振动等有效检测系统不同运行参数的传感器设备。在微控制器模块，可选择接口丰富、功耗低、效率高的芯片处理器，促进自动控制系统运行精度提高。

2.3 双层模糊 PID 控制

为确保获得理想的模糊PID 技术应用效果，可以将技术持续创新，形成双层模糊 PID 控制技术，在仪表自动系统中应用，主要包括基于误差分区的自适应模糊 PID 控制与面向多参数耦合工况的模糊规则自整定等应用形式。基于误差分区自适应控制中，应建立完善的自适应控制机制，分析误差特征与特征区间，选择合适的误差自适应控制方法。如可以在系统动态响应过程中搜集误差，分析误差变化与误差特征，以启动、减慢、快速调节、稳定状态等形式，逐步调整误差与系统控制器参数，实现误差最佳优化。基于模糊规则自整定处理时，可搜集系统不同运行参数，建立耦合关系模型，考虑石油化工工艺之间的复杂关系，灵活调整参数与模糊规则。同时可采用层级形式的自整定控制方法，通过性能评估，将第一层系统参数自整定效果向第二层传输，在第二层控制系统，不断调整系统参数修正量与模糊控制规则权重，用于优化第一层性能，最终形成闭环反馈控制机制。

2.4 仪表功能控制与参数约束

为保障系统获得良好的运行效果，除了优化系统，还可以利用模糊 PID 技术，优化仪表功能与参数。仪表功能控制时，可重点加强温度功能控制，利用相关模糊规则，全面采集仪表温度变化相关的数据信息，创建温度传递模型，检测、获取实时仪表温度，最后将实际温度与预先设定标准温度比对，分析实际温度控制结果与标准温度控制结果之间的差异，将仪表温度控制器针对性进行模糊推理、模糊化、反模糊化等形式处理，使仪表温度可控，防止出现过大温度偏差 [2]。仪表参数控制约束时，可采用并行化方法处理参数，生成集成化数据库模型。之后在模型中使用信息流编码、云计算等技术，分析涉及的数据，根据分析结果建立仪表参数约束参量控制模型。此外，石油化工类的仪表参数约束时，还需要考虑初始参数，可以将仪表的转子级数、定子槽数作为初始约束变量使用，之后分析变量，明确转子轴向、定子内径等控制情况。考虑仪表磁滞特性，还可以将转子作为动态参数使用。

2.5 数据处理与温度控制

模糊 PID 技术可用于处理系统数据，减少数据误差，以实验仿真的形式，自动检验系统在石油化工仪表运行过程的精度情况。例如，在 SF6 气体仪表中，可利用技术进行仿真实验，分析零点漂移与传感器温度漂移的变化，重点关注信号板电路信号板放大电路可能对两种漂移造成的不良影响，防止该仪表数据出现误差。如果出现误差，可及时使用硬件电路补偿处理方法，修正漂移拟合曲线，实现漂移情况良好控制。利用模糊 PID 技术，还能将仪表智能控温处理，设置基于仪表温度参数的自整定模型，不断调节 PID 参量进行自整定控制，在温度出现偏差时，也可以设置反馈校正传递模型及时纠偏。

结论：综上所述，模糊 PID 技术的应用效果，会直接影响石油化工仪表自动控制系统的运行质量。必须聚焦应用原理等方面石油化工仪表自动控制系统与模糊 PID 技术的概述，从自适应控制、仪表自动控制系统软件设计、仪表功能控制、数据处理等方面，探寻模糊 PID技术的高效应用路径，保障石油化工仪表安全、稳定运行。

参考文献：

[1] 刘昕卓 . 模糊 PID 技术在石油化工仪表自动控制系统中的应用 [J]. 自动化应用 , 2025, 66 (15): 17-19.

[2] 周鹏 , 汪卿 . 基于模糊PID 的石油化工仪表自动控制系统方法分析 [J]. 石化技术 , 2024, 31 (09): 43-45.

作者简介：姓名：赵欣；性别：男；出生年月：1996.01；籍贯：民族；最高学历：大学本科；目前职称：助理工程师；研究方向：自动控制。