[科普中国]-回路性能

回路性能（Loop performance）是控制工程用语，是指控制回路 （例如PID控制器）的性能。性能是指系统可以让受控体的程序变数追随理想的讯号，追随是用最有效的最佳化进行，而且没有延迟及是过冲。

重要性监控控制回路在自动化生产，在精炼、造纸、化工、发电等产业都相当重要。监控控制回路用来控制制程中的特定参数，受控参数可以是温度、压力、流量或是液面高度等。例如在生产汽油时，就会有温度控制器来控制锅炉温度。1

软件有许多软件可以量测并分析工业设备中控制回路的性能。对回路性能的基准测试，并确认改善可能性，是提升工厂稳定性、提升生产量和让设备安全运行的关键因素。2

控制工程控制工程（英语：Control engineering）是有关控制理论研究与应用的一门工程学。控制系统的实现通常基于传感器的使用，它可以测量被控制设备的性能参数，然后收集到的数据以反馈的形式施加到执行器上，使得执行器输出一定的信号，确保系统工作在预期的状态。工程师可以设计无需人介入、可以自适应、自动修正误差的设备系统，这种系统被称为“自动控制”，例如汽车的巡航定速系统。控制工程在本质上是一个交叉学科，而描述系统行为的数学模型则又是重中之重。2

过冲在信号处理、控制理论、电子学以及数学中，过冲（英语：overshoot），也称超调，是指信号或者函数超过了预期值，是暂态响应的特性之一。常见于类似低通滤波器的频带限制系统中阶跃响应阶段，通常会跟随有伴生的振铃。

尾形克彦的《离散时间控制系统》中，最大过冲量被定义为：“从系统期望响应值计算，响应曲线的最大峰值”。1

基准化分析法基准化分析法（英语：Benchmarking）又称标竿测试、标竿管理，是指将自己企业的表现指标与业界最佳指标做比较。常见的指标包括品质、时间、花费等。标竿测试通过找出业界中最佳的几个公司或产品并与自己比较来了解目标公司的表现，并且试图解释他者成功的原因。

在计算领域中，以显卡为例，进行基准测试（或称标杆测试）是指在显卡设备上执行一套标准测试，以此评估不同显卡设备的性能表现与差异。2

如何改进控制回路性能1、制定合适的过程控制原则：由控制工程师、操作员和维护员来共同制定，主要内容应该包括人员的角色和职责定义、设 定控制回路性能指标、确定选择不同控制器配置的标准、基于回路类型和性能目标确定其调节规则、设定微分控制、滤波控制、串级控制和前馈控制的扫描间隔周 期、制定持续改进的维护方法等等。

2、评估现有的控制回路性能：可以通过专门的软件来读取DCS的数据库，从而对现有控制回路情况进行评估，包括采集控制器的输出信号、设定点和过程测量数据；控制器的响应和回路趋势分析等等，然后与前一步设定的性能指标进行对比。

3、找出回路性能不佳的根本原因：用户要确定回路性能不佳是否因为控制器调节、硬件性能或者其他因素造成，然后才能采取正确的改进措施。通过上述的性能评估软件或者是单回路诊断调节软件都可以完成这一步。

4、维修性能不佳的硬件：如果确定回路性能确实受到硬件影响，那么必须尽快在最近的一次停车大修期间对其进行维修。

5、优化控制器性能：如果硬件可靠，用户则可以根据控制器的动态和静态特性进行调节，以获得期望的响应速度或者是容错性能。

6、实施先进控制策略：如果硬件可靠，而且控制器也进行了调节，还不能达到自己的期望水平，则可以实施先进控制策略。因为常规的反馈回路调节不能满足现实生产中的非线性、大滞后特性，所以可进一步采取串级控制、前馈控制、模型预估控制等先进控制技术。

7、长期的性能维护：控制回路优化还是一个长期的过程，必须连续不断地对回路的性能情况进行监控，争取尽早发现问题，然后通过重复之前的6个步骤进行持续改进。2

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学