液位控制回路在工业过程中很常见。一般液位被控对象都是积分过程，针对具有积分特性的液位的PID控制器参数整定存在两类常见错误：

1、液位纯比例控制有余差
液位纯比例控制存在余差。在积分过程中，有人认为被控对象本身已经有积分作用了，所以推荐纯比例控制。实际上，即使是积分对象使用纯比例也存在余差。

从前面的图1可知，如果积分对象的扰动来自输入端或者扰动对过程变量的模型也有积分特性，则纯比例控制有余差。反应器液位的余差会导致反应物料停留时间的变化，应该尽量避免。即使不是反应器液位，如果控制系统始终达不到设定值，说明控制系统没有满足控制要求，这种情况也应该避免。所以即使存在超调甚至振荡的风险，具有积分特性的被控对象也要使用比例积分控制。


图1 基准积分对象不同λ的设定值阶跃响应

2、液位PID控制回路等幅振荡
一般液位被控对象都是积分过程，按自衡对象设置的PID参数很容易导致如图2所示的等幅振荡。


图2 液位控制等幅振荡

液位测量值围绕设定值振荡的同时，PID控制器输出也大幅度振荡，并传导给下游装置引起整个系统的振荡，这是液位控制回路常见的另一类问题。任何情况下等幅振荡都说明控制回路有问题应该尽量避免。

当遇到这种情况时，可以按Lambda整定方法进行模型测试和参数整定，也可以按下面的步骤解决：

①首先分析振荡曲线的特性。当振荡曲线是不太平滑的方波或者锯齿波时，振荡的根源更可能在最终控制元件。建议手动对最终控制元件进行不同幅度不同方向的测试，以确认其控制精度和非线性，如有问题及时处理。

②振荡曲线非常平滑时，可以将该控制回路控制模式设置为手动并观察液位的趋势。如果振荡没有消失，则可能是其他相关控制回路的振荡引起的，建议先从其他控制回路入手进行优化。当存在周期性干扰时PID参数整定效果不明显。

③当振荡曲线平滑而且手动时振荡消失，则一般是PID参数的问题。液位控制回路由于PID参数引起的回路振荡的原因包括：a、比例作用太强；b、比例增益和积分时间的乘积太小。如果过程变量和控制器输出是同相位振荡，则可以将比例增益减半并保持比例增益和积分时间的乘积不变，即积分时间同时翻倍。如果过程变量和PID控制器输出是明确的异相位振荡，则可以将比例增益翻倍并且设置积分时间等于振荡周期。参数修改后等待2个以上的振荡周期，如果还是振荡，可以根据曲线形状再做一次修改。