簡(jiǎn)介

PID 控制（比例積分微分控制）是一種廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制中的反饋控制系統(tǒng)。它通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的輸出以匹配期望值，從而實(shí)現(xiàn)所需的系統(tǒng)行為。PID 控制的簡(jiǎn)單性和魯棒性使其成為許多應(yīng)用的理想選擇。

PID 控制中的 P、I、D 概念及意義

PID 控制系統(tǒng)由三個(gè)基本參數(shù)組成，即比例 (P)、積分 (I) 和微分 (D)。這些參數(shù)共同影響控制系統(tǒng)的性能。

比例 (P)

比例參數(shù) (Kp) 直接影響控制器的輸出與誤差 (期望值與實(shí)際值之間的差異) 成正比。較大的 Kp 導(dǎo)致較大的輸出變化，這可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但也可能導(dǎo)致振蕩或不穩(wěn)定。Kp 的合理選擇有助于快速響應(yīng)和避免過(guò)沖。

優(yōu)點(diǎn)：快速響應(yīng)易于調(diào)整缺點(diǎn)：可能導(dǎo)致振蕩或不穩(wěn)定可能產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)誤差

積分 (I)

積分參數(shù) (Ki) 考慮錯(cuò)誤隨時(shí)間的累積。它逐漸增加控制器的輸出以消除穩(wěn)態(tài)誤差。Ki 的增加可以減少穩(wěn)態(tài)誤差，但也會(huì)減慢響應(yīng)速度。選擇合適的 Ki 至關(guān)重要，以確保平滑響應(yīng)和低穩(wěn)態(tài)誤差。

優(yōu)點(diǎn)：消除穩(wěn)態(tài)誤差提高精度缺點(diǎn)：響應(yīng)速度較慢增加過(guò)沖風(fēng)險(xiǎn)

微分 (D)

微分參數(shù) (Kd) 根據(jù)誤差變化率調(diào)整控制器的輸出。它可以預(yù)測(cè)未來(lái)的錯(cuò)誤并采取糾正措施。Kd 的增加可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但也會(huì)增加噪聲敏感性。選擇合適的 Kd 需要謹(jǐn)慎，以避免過(guò)沖或不穩(wěn)定的行為。

優(yōu)點(diǎn)：提高穩(wěn)定性減少延遲缺點(diǎn)：增加噪聲敏感性可能導(dǎo)致振蕩

PID 控制器的調(diào)諧

PID 控制器的調(diào)諧涉及調(diào)整 P、I、D 參數(shù)以優(yōu)化系統(tǒng)的性能。有各種方法可以調(diào)諧 PID 控制器，包括：

齊格勒-尼科爾斯法：一種基于過(guò)程響應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)法，用于估計(jì)初始 PID 參數(shù)?？贫?科恩法：另一種基于過(guò)程響應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)法，用于計(jì)算 PID 參數(shù)。自動(dòng)調(diào)諧：使用算法自動(dòng)調(diào)整 PID 參數(shù)，例如增益調(diào)度或自適應(yīng)控制。

PID 控制的應(yīng)用

PID 控制廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)，包括：

工業(yè)自動(dòng)化：控制溫度、壓力、流量和位置等過(guò)程變量。汽車(chē)工程：用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)噴射、車(chē)輛速度和轉(zhuǎn)向。機(jī)器人技術(shù)：調(diào)節(jié)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)和抓取力。醫(yī)療設(shè)備：控制藥物輸送、呼吸機(jī)和麻醉機(jī)。

結(jié)論

PID 控制是一種強(qiáng)大且通用的反饋控制技術(shù)，用于優(yōu)化系統(tǒng)性能。通過(guò)調(diào)節(jié)比例、積分和微分參數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)所需的系統(tǒng)行為。理解 P、I、D 概念及其調(diào)諧方法對(duì)于設(shè)計(jì)和實(shí)施有效的 PID 控制系統(tǒng)至關(guān)重要。

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PID是什么控制方法，怎么控制系統(tǒng)的？

PID控制是一種常見(jiàn)的控制方法，它通過(guò)對(duì)被控系統(tǒng)的反饋信號(hào)進(jìn)行分析和處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)被控變量的穩(wěn)定控制。 PID控制中的P、I、D分別代表比例、積分、微分三個(gè)控制參數(shù)。 P（比例控制）：比例控制是指根據(jù)被控變量與設(shè)定值之間的誤差大小來(lái)調(diào)整控制量的大小。 比例控制的作用是使被控變量與設(shè)定值之間的誤差盡可能地減小，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制。 比例控制的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快，但缺點(diǎn)是當(dāng)誤差較小時(shí)，比例控制的作用較小。 I（積分控制）：積分控制是指根據(jù)被控變量與設(shè)定值之間的誤差大小和持續(xù)時(shí)間來(lái)調(diào)整控制量的大小。 積分控制的作用是消除系統(tǒng)的靜態(tài)誤差，從而實(shí)現(xiàn)精確控制。 積分控制的優(yōu)點(diǎn)是能夠消除系統(tǒng)的靜態(tài)誤差，但缺點(diǎn)是響應(yīng)速度較慢，容易產(chǎn)生振蕩。 D（微分控制）：微分控制是指根據(jù)被控變量的變化速率來(lái)調(diào)整控制量的大小。 微分控制的作用是抑制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制。 微分控制的優(yōu)點(diǎn)是能夠抑制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)誤差，但缺點(diǎn)是容易受到噪聲的影響，產(chǎn)生抖動(dòng)。 PID控制通過(guò)對(duì)比例、積分、微分三個(gè)控制參數(shù)的合理調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控變量的精確控制和穩(wěn)定控制。 其中，比例控制主要起到快速響應(yīng)的作用，積分控制主要消除靜態(tài)誤差，微分控制主要抑制動(dòng)態(tài)誤差，三者的合理組合可以實(shí)現(xiàn)精確、穩(wěn)定的控制效果。

什么是PID調(diào)節(jié)器，并舉例說(shuō)明P、I、D的調(diào)節(jié)作用。

工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于生產(chǎn)裝置的溫度、壓力、流量、液位等工藝變量常常要求維持在一定的數(shù)值上，或按一定的規(guī)律變化，以滿足生產(chǎn)工藝的要求。 PID控制器是根據(jù)PID控制原理對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行偏差調(diào)節(jié)，從而使被控變量的實(shí)際值與工藝要求的預(yù)定值一致。 不同的控制規(guī)律適用于不同的生產(chǎn)過(guò)程，必須合理選擇相應(yīng)的控制規(guī)律，否則PID控制器將達(dá)不到預(yù)期的控制效果。 PID控制器（Proportion Integration Differentiation.比例-積分-微分控制器），由比例單元 P、積分單元 I 和微分單元 D 組成。 通過(guò)Kp， Ki和Kd三個(gè)參數(shù)的設(shè)定。 PID控制器主要適用于基本線性和動(dòng)態(tài)特性不隨時(shí)間變化的系統(tǒng)。 PID 控制器是一個(gè)在工業(yè)控制應(yīng)用中常見(jiàn)的反饋回路部件。 這個(gè)控制器把收集到的數(shù)據(jù)和一個(gè)參考值進(jìn)行比較，然后把這個(gè)差別用于計(jì)算新的輸入值，這個(gè)新的輸入值的目的是可以讓系統(tǒng)的數(shù)據(jù)達(dá)到或者保持在參考值。 和其他簡(jiǎn)單的控制運(yùn)算不同，PID控制器可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和差別的出現(xiàn)率來(lái)調(diào)整輸入值，這樣可以使系統(tǒng)更加準(zhǔn)確，更加穩(wěn)定。 可以通過(guò)數(shù)學(xué)的方法證明，在其他控制方法導(dǎo)致系統(tǒng)有穩(wěn)定誤差或過(guò)程反復(fù)的情況下，一個(gè)PID反饋回路卻可以保持系統(tǒng)的穩(wěn)定。 一個(gè)控制回路包括三個(gè)部分：系統(tǒng)的傳感器得到的測(cè)量結(jié)果 控制器作出決定 通過(guò)一個(gè)輸出設(shè)備來(lái)作出反應(yīng) 控制器從傳感器得到測(cè)量結(jié)果，然后用需求結(jié)果減去測(cè)量結(jié)果來(lái)得到誤差。 然后用誤差來(lái)計(jì)算出一個(gè)對(duì)系統(tǒng)的糾正值來(lái)作為輸入結(jié)果，這樣系統(tǒng)就可以從它的輸出結(jié)果中消除誤差。 在一個(gè)PID回路中，這個(gè)糾正值有三種算法，消除目前的誤差，平均過(guò)去的誤差，和透過(guò)誤差的改變來(lái)預(yù)測(cè)將來(lái)的誤差。 比如說(shuō)，假如一個(gè)水箱在為一個(gè)植物提供水，這個(gè)水箱的水需要保持在一定的高度。 一個(gè)傳感器就會(huì)用來(lái)檢查水箱里水的高度，這樣就得到了測(cè)量結(jié)果。 控制器會(huì)有一個(gè)固定的用戶輸入值來(lái)表示水箱需要的水面高度，假設(shè)這個(gè)值是保持65%的水量。 控制器的輸出設(shè)備會(huì)連在一個(gè)馬達(dá)控制的水閥門(mén)上。 打開(kāi)閥門(mén)就會(huì)給水箱注水，關(guān)上閥門(mén)就會(huì)讓水箱里的水量下降。 這個(gè)閥門(mén)的控制信號(hào)就是我們控制的變量，它也是這個(gè)系統(tǒng)的輸入來(lái)保持這個(gè)水箱水量的固定。 PID控制器可以用來(lái)控制任何可以被測(cè)量的并且可以被控制的變量。 比如，它可以用來(lái)控制溫度，壓強(qiáng)，流量，化學(xué)成分，速度等等。 汽車(chē)上的巡航定速功能就是一個(gè)例子。 一些控制系統(tǒng)把數(shù)個(gè)PID控制器串聯(lián)起來(lái)，或是鏈成網(wǎng)絡(luò)。 這樣的話，一個(gè)主控制器可能會(huì)為其他控制輸出結(jié)果。 一個(gè)常見(jiàn)的例子是馬達(dá)的控制。 我們會(huì)常常需要馬達(dá)有一個(gè)控制的速度并且停在一個(gè)確定的位置。 這樣呢，一個(gè)子控制器來(lái)管理速度，但是這個(gè)子控制器的速度是由控制馬達(dá)位置的主控制器來(lái)管理的。 連合和串聯(lián)控制在化學(xué)過(guò)程控制系統(tǒng)中是很常見(jiàn)的。 PID是以它的三種糾正算法而命名的。 這三種算法都是用加法調(diào)整被控制的數(shù)值。 而實(shí)際上這些加法運(yùn)算大部分變成了減法運(yùn)算因?yàn)楸患訑?shù)總是負(fù)值。 這三種算法是：比例- 來(lái)控制當(dāng)前，誤差值和一個(gè)負(fù)常數(shù)P（表示比例）相乘，然后和預(yù)定的值相加。 P只是在控制器的輸出和系統(tǒng)的誤差成比例的時(shí)候成立。 這種控制器輸出的變化與輸入控制器的偏差成比例關(guān)系。 比如說(shuō)，一個(gè)電熱器的控制器的比例尺范圍是10°C，它的預(yù)定值是20°C。 那么它在10°C的時(shí)候會(huì)輸出100%，在15°C的時(shí)候會(huì)輸出50%，在19°C的時(shí)候輸出10%，注意在誤差是0的時(shí)候，控制器的輸出也是0。 積分 - 來(lái)控制過(guò)去，誤差值是過(guò)去一段時(shí)間的誤差和，然后乘以一個(gè)負(fù)常數(shù)I，然后和預(yù)定值相加。 I從過(guò)去的平均誤差值來(lái)找到系統(tǒng)的輸出結(jié)果和預(yù)定值的平均誤差。 一個(gè)簡(jiǎn)單的比例系統(tǒng)會(huì)振蕩，會(huì)在預(yù)定值的附近來(lái)回變化，因?yàn)橄到y(tǒng)無(wú)法消除多余的糾正。 通過(guò)加上一個(gè)負(fù)的平均誤差比例值，平均的系統(tǒng)誤差值就會(huì)總是減少。 所以，最終這個(gè)PID回路系統(tǒng)會(huì)在預(yù)定值定下來(lái)。 微分 - 來(lái)控制將來(lái)，計(jì)算誤差的一階導(dǎo)，并和一個(gè)負(fù)常數(shù)D相乘，最后和預(yù)定值相加。 這個(gè)導(dǎo)數(shù)的控制會(huì)對(duì)系統(tǒng)的改變作出反應(yīng)。 導(dǎo)數(shù)的結(jié)果越大，那么控制系統(tǒng)就對(duì)輸出結(jié)果作出更快速的反應(yīng)。 這個(gè)D參數(shù)也是PID被稱為可預(yù)測(cè)的控制器的原因。 D參數(shù)對(duì)減少控制器短期的改變很有幫助。 一些實(shí)際中的速度緩慢的系統(tǒng)可以不需要D參數(shù)。 用更專業(yè)的話來(lái)講，一個(gè)PID控制器可以被稱作一個(gè)在頻域系統(tǒng)的濾波器。 這一點(diǎn)在計(jì)算它是否會(huì)最終達(dá)到穩(wěn)定結(jié)果時(shí)很有用。 如果數(shù)值挑選不當(dāng)，控制系統(tǒng)的輸入值會(huì)反復(fù)振蕩，這導(dǎo)致系統(tǒng)可能永遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到預(yù)設(shè)值。 盡管不同類(lèi)型的控制器，其結(jié)構(gòu)、原理各不相同，但是基本控制規(guī)律只有三個(gè)：比例（P）控制、積分（I）控制和微分（D）控制。 這幾種控制規(guī)律可以單獨(dú)使用，但是更多場(chǎng)合是組合使用。 如比例（P）控制、比例-積分（PI）控制、比例-積分-微分（PID）控制等。 比例（P）控制單獨(dú)的比例控制也稱“有差控制”，輸出的變化與輸入控制器的偏差成比例關(guān)系，偏差越大輸出越大。 實(shí)際應(yīng)用中，比例度的大小應(yīng)視具體情況而定，比例度太大，控制作用太弱，不利于系統(tǒng)克服擾動(dòng)，余差太大，控制質(zhì)量差，也沒(méi)有什么控制作用；比例度太小，控制作用太強(qiáng)，容易導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，引發(fā)振蕩。 對(duì)于反應(yīng)靈敏、放大能力強(qiáng)的被控對(duì)象，為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)使比例度稍小些；而對(duì)于反應(yīng)遲鈍，放大能力又較弱的被控對(duì)象，比例度可選大一些，以提高整個(gè)系統(tǒng)的靈敏度，也可以相應(yīng)減小余差。 單純的比例控制適用于擾動(dòng)不大，滯后較小，負(fù)荷變化小，要求不高，允許有一定余差存在的場(chǎng)合。 工業(yè)生產(chǎn)中比例控制規(guī)律使用較為普遍。 比例積分（PI）控制比例控制規(guī)律是基本控制規(guī)律中最基本的、應(yīng)用最普遍的一種，其最大優(yōu)點(diǎn)就是控制及時(shí)、迅速。 只要有偏差產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用。 但是，不能最終消除余差的缺點(diǎn)限制了它的單獨(dú)使用。 克服余差的辦法是在比例控制的基礎(chǔ)上加上積分控制作用。 積分控制器的輸出與輸入偏差對(duì)時(shí)間的積分成正比。 這里的“積分”指的是“積累”的意思。 積分控制器的輸出不僅與輸入偏差的大小有關(guān)，而且還與偏差存在的時(shí)間有關(guān)。 只要偏差存在，輸出就會(huì)不斷累積（輸出值越來(lái)越大或越來(lái)越小），一直到偏差為零，累積才會(huì)停止。 所以，積分控制可以消除余差。 積分控制規(guī)律又稱無(wú)差控制規(guī)律。 積分時(shí)間的大小表征了積分控制作用的強(qiáng)弱。 積分時(shí)間越小，控制作用越強(qiáng)；反之，控制作用越弱。 積分控制雖然能消除余差，但它存在著控制不及時(shí)的缺點(diǎn)。 因?yàn)榉e分輸出的累積是漸進(jìn)的，其產(chǎn)生的控制作用總是落后于偏差的變化，不能及時(shí)有效地克服干擾的影響，難以使控制系統(tǒng)穩(wěn)定下來(lái)。 所以，實(shí)用中一般不單獨(dú)使用積分控制，而是和比例控制作用結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成比例積分控制。 這樣取二者之長(zhǎng)，互相彌補(bǔ)，既有比例控制作用的迅速及時(shí)，又有積分控制作用消除余差的能力。 因此，比例積分控制可以實(shí)現(xiàn)較為理想的過(guò)程控制。 比例積分控制器是目前應(yīng)用最為廣泛的一種控制器，多用于工業(yè)生產(chǎn)中液位、壓力、流量等控制系統(tǒng)。 由于引入積分作用能消除余差，彌補(bǔ)了純比例控制的缺陷，獲得較好的控制質(zhì)量。 但是積分作用的引入，會(huì)使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差。 對(duì)于有較大慣性滯后的控制系統(tǒng)，要盡量避免使用。 比例微分（PD）控制比例積分控制對(duì)于時(shí)間滯后的被控對(duì)象使用不夠理想。 所謂“時(shí)間滯后”指的是：當(dāng)被控對(duì)象受到擾動(dòng)作用后，被控變量沒(méi)有立即發(fā)生變化，而是有一個(gè)時(shí)間上的延遲，比如容量滯后，此時(shí)比例積分控制顯得遲鈍、不及時(shí)。 為此，人們?cè)O(shè)想：能否根據(jù)偏差的變化趨勢(shì)來(lái)做出相應(yīng)的控制動(dòng)作呢？猶如有經(jīng)驗(yàn)的操作人員，即可根據(jù)偏差的大小來(lái)改變閥門(mén)的開(kāi)度（比例作用），又可根據(jù)偏差變化的速度大小來(lái)預(yù)計(jì)將要出現(xiàn)的情況，提前進(jìn)行過(guò)量控制，“防患于未然”。 這就是具有“超前”控制作用的微分控制規(guī)律。 微分控制器輸出的大小取決于輸入偏差變化的速度。 微分輸出只與偏差的變化速度有關(guān)，而與偏差的大小以及偏差是否存在與否無(wú)關(guān)。 如果偏差為一固定值，不管多大，只要不變化，則輸出的變化一定為零，控制器沒(méi)有任何控制作用。 微分時(shí)間越大，微分輸出維持的時(shí)間就越長(zhǎng)，因此微分作用越強(qiáng)；反之則越弱。 當(dāng)微分時(shí)間為0時(shí)，就沒(méi)有微分控制作用了。 同理，微分時(shí)間的選取，也是需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定的。 微分控制作用的特點(diǎn)是：動(dòng)作迅速，具有超前調(diào)節(jié)功能，可有效改善被控對(duì)象有較大時(shí)間滯后的控制品質(zhì)；但是它不能消除余差，尤其是對(duì)于恒定偏差輸入時(shí)，根本就沒(méi)有控制作用。 因此，不能單獨(dú)使用微分控制規(guī)律。 比例和微分作用結(jié)合，比單純的比例作用更快。 尤其是對(duì)容量滯后大的對(duì)象，可以減小動(dòng)偏差的幅度，節(jié)省控制時(shí)間，顯著改善控制質(zhì)量。 PID控制最為理想的控制當(dāng)屬比例-積分-微分控制規(guī)律。 它集三者之長(zhǎng)：既有比例作用的及時(shí)迅速，又有積分作用的消除余差能力，還有微分作用的超前控制功能。 當(dāng)偏差階躍出現(xiàn)時(shí)，微分立即大幅度動(dòng)作，抑制偏差的這種躍變；比例也同時(shí)起消除偏差的作用，使偏差幅度減小，由于比例作用是持久和起主要作用的控制規(guī)律，因此可使系統(tǒng)比較穩(wěn)定；而積分作用慢慢把余差克服掉。 只要三個(gè)作用的控制參數(shù)選擇得當(dāng)，便可充分發(fā)揮三種控制規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)，得到較為理想的控制效果。 調(diào)試方法編輯比例系數(shù)的調(diào)節(jié)比例系數(shù)P的調(diào)節(jié)范圍一般是：0.1--100.如果增益值取 0.1，PID 調(diào)節(jié)器輸出變化為十分之一的偏差值。 如果增益值取 100， PID 調(diào)節(jié)器輸出變化為一百倍的偏差值。 可見(jiàn)該值越大，比例產(chǎn)生的增益作用越大。 初調(diào)時(shí)，選小一些，然后慢慢調(diào)大，直到系統(tǒng)波動(dòng)足夠小，再調(diào)節(jié)積分或微分系數(shù)。 過(guò)大的P值會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，持續(xù)振蕩；過(guò)小的P值又會(huì)使系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍。 合適的值應(yīng)該使系統(tǒng)有足夠的靈敏度但又不會(huì)反應(yīng)過(guò)于靈敏，一定時(shí)間的遲緩要靠積分時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)。 積分系數(shù)的調(diào)節(jié)積分時(shí)間常數(shù)的定義是，偏差引起輸出增長(zhǎng)的時(shí)間。 積分時(shí)間設(shè)為 1秒，則輸出變化 100%所需時(shí)間為 1 秒。 初調(diào)時(shí)要把積分時(shí)間設(shè)置長(zhǎng)些，然后慢慢調(diào)小直到系統(tǒng)穩(wěn)定為止。 微分系數(shù)的調(diào)節(jié)微分值是偏差值的變化率。 例如，如果輸入偏差值線性變化，則在調(diào)節(jié)器輸出側(cè)疊加一個(gè)恒定的調(diào)節(jié)量。 大部分控制系統(tǒng)不需要調(diào)節(jié)微分時(shí)間。 因?yàn)橹挥袝r(shí)間滯后的系統(tǒng)才需要附加這個(gè)參數(shù)。 如果畫(huà)蛇添足加上這個(gè)參數(shù)反而會(huì)使系統(tǒng)的控制受到影響。 如果通過(guò)比例、積分參數(shù)的調(diào)節(jié)還是收不到理想的控制要求，就可以調(diào)節(jié)微分時(shí)間。 初調(diào)時(shí)把這個(gè)系數(shù)設(shè)小，然后慢慢調(diào)大，直到系統(tǒng)穩(wěn)定。 參數(shù)整定編輯PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。 它是根據(jù)被 控過(guò)程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。 PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來(lái)有兩大類(lèi)：一是理論計(jì)算整定法。 它主要是 依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。 這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過(guò)工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。 二是工程整定方法，它主 要依賴工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡(jiǎn)單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。 PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng) 曲線法和衰減法。 三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是通過(guò)試驗(yàn)，然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。 但無(wú)論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需 要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善。 現(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。 利用該方法進(jìn)行 PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩， 記下這時(shí)的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；(3)在一定的控制度下通過(guò)公式計(jì)算得到PID控制器的參數(shù)。 [1] 在實(shí)際調(diào)試中，只能先大致設(shè)定一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值，然后根據(jù)調(diào)節(jié)效果修改。 對(duì)于溫度系統(tǒng)：P（%）20--60，I（分）3--10，D（分）0.5--3對(duì)于流量系統(tǒng)：P（%）40--100，I（分）0.1--1對(duì)于壓力系統(tǒng)：P（%）30--70，I（分）0.4--3對(duì)于液位系統(tǒng)：P（%）20--80，I（分）1--5參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查先是比例后積分，最后再把微分加曲線振蕩很頻繁，比例度盤(pán)要放大曲線漂浮繞大灣，比例度盤(pán)往小扳曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降曲線波動(dòng)周期長(zhǎng)，積分時(shí)間再加長(zhǎng)曲線振蕩頻率快，先把微分降下來(lái)動(dòng)差大來(lái)波動(dòng)慢。 微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng)理想曲線兩個(gè)波，前高后低4比1一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低適應(yīng)控制編輯首先弄清楚什么是自適應(yīng)控制在生產(chǎn)過(guò)程中為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)量，節(jié)約原材料，要求生產(chǎn)管理及生產(chǎn)過(guò)程始終處于最優(yōu)工作狀態(tài)。 因此產(chǎn)生了一種最優(yōu)控制的方法，這就叫自適應(yīng)控制。 在這種控制中要求系統(tǒng)能夠根據(jù)被測(cè)參數(shù)，環(huán)境及原材料的成本的變化而自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)隨時(shí)處于最佳狀態(tài)。 自適應(yīng)控制包括性能估計(jì)（辨別）、決策和修改三個(gè)環(huán)節(jié)。 它是微機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。 但由于控制規(guī)律難以掌握，所以推廣起來(lái)尚有一些難以解決的問(wèn)題。 加入自適應(yīng)的pid控制就帶有了一些智能特點(diǎn)，像生物一樣能適應(yīng)外界條件的變化。 還有自學(xué)習(xí)系統(tǒng)，就更加智能化了。 參數(shù)整定編輯PID控制器參數(shù)整定與實(shí)現(xiàn)》- 圖書(shū)信息書(shū) 名: PID控制器參數(shù)整定與實(shí)現(xiàn)作　者：黃友銳，曲立國(guó)出版社： 中國(guó)科學(xué)出版社出版時(shí)間：2010-1-1開(kāi)本： 16開(kāi)定價(jià): 39.00元《PID控制器參數(shù)整定與實(shí)現(xiàn)》- 內(nèi)容簡(jiǎn)介本書(shū)是作者多年來(lái)在基于自然計(jì)算的PID控制器參數(shù)整定與實(shí)現(xiàn)方面進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上撰寫(xiě)而成的。 在吸收國(guó)內(nèi)外許多具有代表性的最新研究成果的基礎(chǔ)上，本書(shū)著重介紹作者在這一領(lǐng)域的研究成果，主要包括：PID控制器參數(shù)整定方法；分?jǐn)?shù)階PID控制器的參數(shù)整定；基于QDRNN的多變量PID控制器參數(shù)整定；數(shù)字PID控制器的FPGA實(shí)現(xiàn)；基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制器的FPGA實(shí)現(xiàn)；基于遺傳算法的PID控制器的FPGA實(shí)現(xiàn)；基于粒子群算法的PID控制器的FPGA實(shí)現(xiàn)；主要算法的基本程序。 本書(shū)可作為與自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)的師生、研究人員以及工程技術(shù)人員的參考書(shū)。 《PID控制器參數(shù)整定與實(shí)現(xiàn)》- 圖書(shū)目錄前言第1章 緒論第2章 PID控制器參數(shù)整定方法第3章 分?jǐn)?shù)階PID控制器的參數(shù)整定第4章 基于QDRNN的多變量PID控制器參數(shù)整定第5章 數(shù)字PID控制器的FPGA實(shí)現(xiàn)第6章 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的PID控制器的FPGA實(shí)現(xiàn)第7章 基于遺傳算法的PID控制器的FPGA實(shí)現(xiàn)第8章 基于粒子群算法的PID控制器的FPGA實(shí)現(xiàn)附錄參考文獻(xiàn)比例積微分控制器的專利、軟件及硬件編輯這在IEEE《控制系統(tǒng)》雜志上有綜述，包括最優(yōu)控制器參數(shù)設(shè)定，可由格拉斯哥大學(xué)CAutoD網(wǎng)站免費(fèi)下載改善PID微分和積分的方法及:Patents, software, and hardware for PID control: An overview and Analysis of the current art, IEEE Control Systems, 2006。 [2]

什么是pid控制_pid控制原理

PID即：Proportional（比例）、Integral（積分）、Differential（微分）的縮寫(xiě)，PID控制算法是結(jié)合比例、積分和微分三種環(huán)節(jié)于一體的控制算法。 它是連續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最為廣泛的一種控制算法，該控制算法出現(xiàn)于20世紀(jì)30至40年代，適用于對(duì)被控對(duì)象模型了解不清楚的場(chǎng)合。 實(shí)際運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)和理論的分析都表明，運(yùn)用這種控制規(guī)律對(duì)許多工業(yè)過(guò)程進(jìn)行控制時(shí)，都能得到比較滿意的效果。 PID控制的實(shí)質(zhì)就是根據(jù)輸入的偏差值，按照比例、積分、微分的函數(shù)關(guān)系進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果用以控制輸出。 在工業(yè)應(yīng)用中PID及其衍生算法是應(yīng)用最廣泛的算法之一，是當(dāng)之無(wú)愧的萬(wàn)能算法，如果能夠熟練掌握PID算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程，對(duì)于一般的研發(fā)人員來(lái)講，應(yīng)該是足夠應(yīng)對(duì)一般研發(fā)問(wèn)題了，而難能可貴的是，在很多控制算法當(dāng)中，PID控制算法又是最簡(jiǎn)單，最能體現(xiàn)反饋思想的控制算法，可謂經(jīng)典中的經(jīng)典。 經(jīng)典的未必是復(fù)雜的，經(jīng)典的東西常常是簡(jiǎn)單的，而且是最簡(jiǎn)單的。

PID控制是什么意思?

PID是英文單詞比例（Proportion）,積分（Integral）,微分（Differential coefficient）的縮寫(xiě)調(diào)節(jié)實(shí)際上是由比例、積分、微分三種調(diào)節(jié)方式組成,它們各自的作用如下：比例調(diào)節(jié)作用：是按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差,系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差,比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差.比例作用大,可以加快調(diào)節(jié),減少誤差,但是過(guò)大的比例,使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降,甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定.積分調(diào)節(jié)作用：是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差,提高無(wú)差度.因?yàn)橛姓`差,積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行,直至無(wú)差,積分調(diào)節(jié)停止,積分調(diào)節(jié)輸出一常值.積分作用的強(qiáng)弱取決與積分時(shí)間常數(shù)Ti,Ti越小,積分作用就越強(qiáng).反之Ti大則積分作用弱,加入積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降,動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢.積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合,組成PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器.微分調(diào)節(jié)作用：微分作用反映系統(tǒng)偏差信號(hào)的變化率,具有預(yù)見(jiàn)性,能預(yù)見(jiàn)偏差變化的趨勢(shì),因此能產(chǎn)生超前的控制作用,在偏差還沒(méi)有形成之前,已被微分調(diào)節(jié)作用消除.因此,可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能.在微分時(shí)間選擇合適情況下,可以減少超調(diào),減少調(diào)節(jié)時(shí)間.微分作用對(duì)噪聲干擾有放大作用,因此過(guò)強(qiáng) 的加微分調(diào)節(jié),對(duì)系統(tǒng)抗干擾不利.此外,微分反應(yīng)的是變化率,而當(dāng)輸入沒(méi)有變化時(shí),微分作用輸出為零.微分作用不能單獨(dú)使用,需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合,組成PD或PID控制器.

什么是PID控制?其主要用途是什么?PID各項(xiàng)的主要作用是什么

PID是比例，積分，微分的縮寫(xiě).

1 比例調(diào)節(jié)作用：

是按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。 比例作用大，可以加快調(diào)節(jié)，減少誤差，但是過(guò)大的比例，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。

2 積分調(diào)節(jié)作用：

是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無(wú)差度。 因?yàn)橛姓`差，積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行，直至無(wú)差，積分調(diào)節(jié)停止，積分調(diào)節(jié)輸出一常值。 積分作用的強(qiáng)弱取決與積分時(shí)間常數(shù)Ti，Ti越小，積分作用就越強(qiáng)。

反之Ti大則積分作用弱，加入積分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢。 積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器。 e68a84e8a2ade799bee5baa6e997aee7ad

3 微分調(diào)節(jié)作用：

微分作用反映系統(tǒng)偏差信號(hào)的變化率，具有預(yù)見(jiàn)性，能預(yù)見(jiàn)偏差變化的趨勢(shì)，因此能產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒(méi)有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除。 因此，可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。 在微分時(shí)間選擇合適情況下，可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。

微分作用對(duì)噪聲干擾有放大作用，因此過(guò)強(qiáng)的加微分調(diào)節(jié)，對(duì)系統(tǒng)抗干擾不利。 此外，微分反應(yīng)的是變化率，而當(dāng)輸入沒(méi)有變化時(shí)，微分作用輸出為零。 微分作用不能單獨(dú)使用，需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合，組成PD或PID控制器。

擴(kuò)展資料：

PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。 它是根據(jù)被控過(guò)程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。 PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來(lái)有兩大類(lèi)：

一是理論計(jì)算整定法。

它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算確定控制器參數(shù)。 這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過(guò)工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。

二是工程整定方法。

它主要依賴工程經(jīng)驗(yàn)，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡(jiǎn)單、易于掌握，在工程實(shí)際中被廣泛采用。 PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。

三種方法各有其特點(diǎn)。

其共同點(diǎn)都是通過(guò)試驗(yàn)，然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。

但無(wú)論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善。 現(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。 利用該方法進(jìn)行。

自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。 其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后（delay）組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。 解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。

這就是說(shuō)，在控制器中僅引入 “比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)。

這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。 所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例+微分（PD）控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。

不同的控制系統(tǒng)，其傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)是不一樣的。 比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。 電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。

PID控制及其控制器或智能PID控制器（儀表）已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實(shí)際中得到了廣泛的應(yīng)用，有各種各樣的PID控制器產(chǎn)品，各大公司均開(kāi)發(fā)了具有PID參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器（intelligent regulator），其中PID控制器參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整是通過(guò)智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來(lái)實(shí)現(xiàn)。

有利用PID控制實(shí)現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實(shí)現(xiàn)PID控制功能的可編程控制器（PLC），還有可實(shí)現(xiàn)PID控制的PC系統(tǒng)等等。

可編程控制器（PLC）是利用其閉環(huán)控制模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)PID控制，而可編程控制器（PLC）可以直接與ControlNet相連，如Rockwell的 PLC-5等。 還有可以實(shí)現(xiàn)PID控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix產(chǎn)品系列，它可以直接與ControlNet相連，利用網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)其遠(yuǎn)程控制功能。

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