PID(比例-积分-微分)控制器

PID（比例-积分-微分）控制器的公式为：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt。

其中，u(t)是控制器在时间t输出的控制信号（也就是控制器的输出），Kp是比例系数（也就是比例增益），Ki是积分系数（也就是积分增益），Kd是微分系数（也就是微分增益），e(t)是控制器的输入信号与期望值之间的误差，de(t)/dt是误差的导数，即误差的变化率。

这个公式表示PID控制器根据当前误差和误差的变化率进行控制信号的计算。

比例项（Kp * e(t)）根据当前的误差大小进行调节，积分项（Ki * ∫e(t)dt）根据误差累积进行调节，用于消除系统静态误差，微分项（Kd * de(t)/dt）根据误差的变化率进行调节，用于控制系统的动态响应。

以上信息仅供参考，可咨询专业的技术人员获取准确信息。

pid参数的整定过程
PID（比例-积分-微分）控制器是一种常用的反馈控制器，用于调节和稳定系统。

PID控制器的参数整定过程通常包括以下几个步骤：
1.初始参数设定：根据系统的性质和需求，设置PID控制器的初
始参数。

通常情况下，可以将三个参数（比例增益Kp、积分时
间Ti、微分时间Td）都设为一个较小的初始值。

2.比例增益调整：从零开始逐步增加比例增益Kp的数值，观察
系统响应的变化。

如果Kp过小，系统响应可能过慢；如果Kp
过大，系统可能会出现超调或不稳定的情况。

通过不断调整Kp
的数值，直到找到一个合适的值，使得系统响应快速且稳定。

3.积分时间调整：在找到合适的Kp之后，开始调整积分时间Ti
的数值。

增大Ti会增加积分作用的影响，降低控制器对于持续
偏差的敏感度。

然而，过大的Ti可能导致系统响应的延迟和振
荡。

通过逐步调整Ti的数值，找到一个使系统响应稳定且快速
的值。

4.微分时间调整：在完成比例增益和积分时间的调整后，可以开
始调整微分时间Td的数值。

微分作用可以抑制系统响应中的
过冲和振荡，并提高系统的稳定性。

然而，过大的Td可能会引
入噪声的放大。

通过逐步调整Td的数值，找到一个能够平衡系
统响应速度和稳定性的值。

5.反复迭代：整定PID参数是一个迭代的过程。

一旦完成了上述
步骤，需要对整个系统进行测试和观察，以确定参数的最佳组合。

如果发现系统仍然存在问题，可以根据实际情况再次进行参数调整，直到达到满意的控制效果。

pid加热算法PID加热算法是一种广泛应用于工业控制系统中的算法，用于控制加热设备的温度。

PID 是比例-积分-微分控制器的缩写，它通过计算误差信号的比例、积分和微分，生成一个控制信号，从而调整加热设备的功率，使温度达到设定值。

在PID加热算法中，比例控制是最基本的部分。

它根据当前温度与设定温度之间的误差，直接调整加热设备的功率。

误差越大，调整力度就越大。

这样，当温度偏离设定值时，比例控制可以迅速作出反应，使温度回归正轨。

然而，仅仅依靠比例控制是不够的。

因为在实际应用中，加热设备可能存在惯性、热损失等问题，导致温度无法迅速达到设定值。

此时，积分控制就派上了用场。

积分控制将过去的误差累积起来，逐步调整加热设备的功率。

这样，即使温度暂时偏离设定值，积分控制也能通过逐渐调整，使温度逐渐回归设定值。

微分控制则是为了预测未来的温度变化趋势。

它根据误差信号的变化速率，提前调整加热设备的功率。

这样，当温度即将偏离设定值时，微分控制可以提前作出反应，防止温度偏离过大。

综合比例、积分和微分三个部分，PID加热算法可以实现对加热设备的精确控制。

在实际应用中，PID参数（即比例系数、积分系数和微分系数）需要根据具体设备进行调整，以达到最佳的控制效果。

此外，为了防止积分项过大导致的问题（如积分饱和），通常还会引入积分限幅等措施。

总之，PID加热算法是一种非常有效的温度控制方法。

它通过综合考虑误差信号的比例、积分和微分，实现对加热设备的精确控制。

在实际应用中，只需根据具体设备调整PID参数，并采取适当的措施防止积分项过大导致的问题，就可以实现稳定的温度控制。

减小超调的pid算法随着工业自动化程度的不断提高，PID算法作为一种常用的控制策略，在工程领域得到了广泛的应用。

然而，在实际应用过程中，超调问题一直是PID 控制器设计面临的难题。

本文将从以下几个方面探讨减小超调的PID算法及其应用。

1.PID算法简介PID（比例-积分-微分）算法是一种线性调节器算法，通过计算系统误差与误差变化率来调节控制量。

其数学表达式为：u(t) = K_p * e(t) + K_i * ∫e(t)dt + K_d * de(t)/dt其中，K_p、K_i、K_d分别为比例、积分、微分系数。

2.超调的产生及影响超调是指在系统阶跃响应过程中，输出信号过度调节到目标值附近，然后逐渐稳定。

超调产生的主要原因是积分项过大，导致系统响应曲线出现振荡。

超调会降低控制系统的性能，影响生产过程的稳定性。

3.减小超调的策略为减小超调，可以采取以下几种方法：（1）调整PID参数：根据系统的类型和特性，合理调整比例、积分、微分系数，使其满足性能要求。

（2）采用抗积分饱和策略：在积分项中引入饱和限制，避免积分过大导致超调。

（3）改进算法：引入模糊控制、神经网络等先进控制策略，提高系统的自适应性和鲁棒性。

4.改进PID算法的实现以模糊控制为例，将误差和误差变化率作为输入量，通过模糊规则调节PID参数。

具体步骤如下：（1）确定模糊变量及其论域：误差e和误差变化率de/dt。

（2）设计模糊规则：根据工程实践和试验数据，制定模糊规则表。

（3）模糊化：将输入量转换为模糊集合。

（4）模糊推理：根据模糊规则，计算输出量。

（5）解模糊：将输出量转换为实际控制量。

5.实例分析以某温度控制系统为例，采用改进的PID算法进行仿真。

仿真结果表明，与传统PID算法相比，改进算法具有更快的响应速度和更小的超调。

6.总结与展望本文针对减小超调的PID算法进行了探讨。

通过调整PID参数、采用抗积分饱和策略和改进算法等方法，有效降低了超调。

比例积分微分目录1基本内容调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节.PID 控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。

它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。

P：比例系数 I：积分时间 D：微分时间比例（P）控制比例控制是一种最简单的控制方式。

其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。

当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。

积分（I）控制在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。

对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。

为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。

积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。

这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。

因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。

微分（D）控制在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。

自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。

其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。

解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。

这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。

所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。

数学物理方面 PID（比例积分微分）英文全称为Proportion Integration Differentiation，它是一个数学物理术语。

目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。

同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。

智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。

自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。

一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。

控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。

不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的。

比如压力控制系统要采用压力传感器。

电加热控制系统的传感器是温度传感器。

目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器 (intelligent regulator)，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。

有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现PID控制的PC系统等等。

可编程控制器(PLC) 是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet相连，如Rockwell的PLC-5等。

还有可以实现 PID控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix产品系列，它可以直接与ControlNet相连，利用网络来实现其远程控制功能。

1、开环控制系统开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响。

在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。

pid控制器的输入输出_PID控制器的控制实现PID控制器（Proportion Integration Differentiation.比例-积分-微分控制器），由比例单元P、积分单元I 和微分单元D 组成。

通过Kp，Ki和Kd三个参数的设定。

PID 控制器主要适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统。

本文首先介绍的是PID控制器的工作原理，其次介绍的是pid控制器的输入输出，最后介绍了PID控制器的参数整定以及PID控制器的控制实现，具体的跟随小编一起来了解一下。

PID控制器的工作原理PID控制器广泛应用于工业过程控制。

工业自动化领域的大约95％的闭环操作使用PID控制器。

控制器以这样一种方式组合，即产生一个控制信号。

作为反馈控制器，它将控制输出提供到所需的水平。

在微处理器发明之前，模拟电子元件实现了PID控制。

但是今天所有的PID控制器都是由微处理器处理的。

可编程逻辑控制器也有内置的PID控制器指令。

通过使用低成本的简单开关控制器，只有两种控制状态是可能的，例如全开或全关。

它用于有限的控制应用，这两个控制状态足够控制目标。

然而，这种控制的振荡特性限制了其使用，因此正在被PID控制器所取代。

PID控制器保持输出，使得通过闭环操作在过程变量和设定点/期望输出之间存在零误差。

PID使用三种基本的控制行为，下面将对此进行说明。

P-控制器：比例或P-控制器给出与电流误差e（t）成比例的输出。

它将期望值或设定值与实际值或反馈过程值进行比较。

得到的误差乘以比例常数得到输出。

如果错误值为零，则该控制器输出为零。

此控制器在单独使用时需要偏置或手动重置。

这是因为它从来没有达到稳定状态。

它提供稳定的操作，但始终保持稳定状态的错误。

当比例常数Kc增加时，响应速度会增加。

其中Ki 为可调比例系数。 由于I控制器的积分作用，当其输入e(t)存在时，输出相应改变，产生控制作用 去调节系统。当其输入e(t)消失后，输出信号u(t)就可能是一个不为零的常量。或者 说，当偏差为零时，积分调节器的输出保持不变，这就是反馈控制利用偏差来消除 偏差的根本所在。
在串联校正时，采用I 控制器可以提高系统的型别，有利于系统稳态性能 的提高。但积分控制使系统增加了一个位于原点的开环极点，使信号产生 90°的相角迟后，对系统的稳定性不利。 因此，在控制系统的校正设计中，通常不宜采用单一的I控制器。
§6-2 基本控制规律
一、比例(P)控制规律
具有比例控制规律的控制器，称为P 控制器，如图所示。其中KP称为P控制器 增益。
控制规律
u(t) K p e(t )
对于单位反馈系统 0型 ，系 统 响 应 实 际 阶跃信号 R0 1(t )的 稳 态 误 差 与 其 开 环益 增 K近 似 成 反 比 ， 即 ： R0 lim e(t ) t 1 K 型 系 统 响 应 匀 速 信 R 号 增K v 成 反 比 ， 1t的 稳 态 误 差 与 其 开 环益 即： R1 lim e (t ) t Kv
尼程度，从而改善系统的稳定性。 在串联校正时，可使系统增加一个 因而有助于系统的动态性能的改善。
1 的开环零点，使系统的相角裕度提高， τ
斜坡函数作用下PD 控制器的响应
e(t)
t
u(t)

t
例1.设具有 PD控制器的控制系统方框 图如图所示。 试分析 PD控制规律对该系统性能 的影响。
解 : 1.无PD控制器时，系统的闭环 传递函数为： 1 2 C(s) 1 Js 2 R(s) 1 1 Js 1 Js 2 则系统的特征方程为 Js 2 1 0 阻尼比等于零，其输出 信号 C (t )具有不衰减的等幅振荡 形式。 2.加入 PD控制器后，系统的闭环 传递函数为： 1 K P (1 τs) 2 K P (1 τs ) C(s) Js 2 1 R(s) 1 K (1 τs ) Js K P (1 τs ) P Js 2 2 系统的特征方程为： Js K P τs K P 0

13个基于PID控制器的设计实例
PID 控制器(比例-积分-微分控制器)是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元比例P(proportion)、积分单元I(integration)和微分单元D(differentiation)组成。

PID 控制器作为最早实用化的控制器已有近百年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。

PID 控制器简单易懂，使用中不需精确
的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。

PID 控制的原理及常用口诀总结
基于AT89S51 单片机的PID 温度控制系统设计
本文对系统进行硬件和软件的设计，在建立温度控制系统数学模型的基
础之上，通过对PID 控制的分析设计了系统控制器，完成了系统的软、硬件调试工作。

算法简单、可靠性高、鲁棒性好，而且PID 控制器参数直接影响控制效果。

基于ARM 与PID 算法的开关电源控制系统
本文将SAMSUNC 公司的嵌入式ARM 处理器S3C4480 芯片，应用到开关电源的控制系统的设计中，采用C 语言和少量汇编语言，就可以实现一种以嵌入式ARM 处理器为核心、具有智能PID 控制器以及触摸屏、液晶显示器等
功能的开关电源控制系统。

基于DSP 的电子负载：模糊自适应整定PID 控制策略
本系统引入模糊控制理论设计一个模糊PID 控制器，根据实时监测的电压或电流值的变化，利用模糊控制规则自动调整PID 控制器的参数。

基于FPGA 的高速PID 控制器设计与仿真
本设计使用Altera 公司的Cyclone 系列FPGA 器件EP1C3 作为硬件开发平台，对运动控制中常用的增量式数字PID 控制算法进行优化处理，提高了运。

PID控制器（⽐例-积分-微分控制器）-I⼩明接到这样⼀个任务：有⼀个⽔缸点漏⽔(⽽且漏⽔的速度还不⼀定固定不变)，要求⽔⾯⾼度维持在某个位置，⼀旦发现⽔⾯⾼度低于要求位置，就要往⽔缸⾥加⽔。

⼩明接到任务后就⼀直守在⽔缸旁边，时间长就觉得⽆聊，就跑到房⾥看⼩说了，每30分钟来检查⼀次⽔⾯⾼度。

⽔漏得太快，每次⼩明来检查时，⽔都快漏完了，离要求的⾼度相差很远，⼩明改为每3分钟来检查⼀次，结果每次来⽔都没怎么漏，不需要加⽔，来得太频繁做的是⽆⽤功。

⼏次试验后，确定每10分钟来检查⼀次。

这个检查时间就称为采样周期。

开始⼩明⽤瓢加⽔，⽔龙头离⽔缸有⼗⼏⽶的距离，经常要跑好⼏趟才加够⽔，于是⼩明⼜改为⽤桶加，⼀加就是⼀桶，跑的次数少了，加⽔的速度也快了，但好⼏次将缸给加溢出了，不⼩⼼弄湿了⼏次鞋，⼩明⼜动脑筋，我不⽤瓢也不⽤桶，⽼⼦⽤盆，⼏次下来，发现刚刚好，不⽤跑太多次，也不会让⽔溢出。

这个加⽔⼯具的⼤⼩就称为⽐例系数。

⼩明⼜发现⽔虽然不会加过量溢出了，有时会⾼过要求位置⽐较多，还是有打湿鞋的危险。

他⼜想了个办法，在⽔缸上装⼀个漏⽃，每次加⽔不直接倒进⽔缸，⽽是倒进漏⽃让它慢慢加。

这样溢出的问题解决了，但加⽔的速度⼜慢了，有时还赶不上漏⽔的速度。

于是他试着变换不同⼤⼩⼝径的漏⽃来控制加⽔的速度，最后终于找到了满意的漏⽃。

漏⽃的时间就称为积分时间。

⼩明终于喘了⼀⼝，但任务的要求突然严了，⽔位控制的及时性要求⼤⼤提⾼，⼀旦⽔位过低，必须⽴即将⽔加到要求位置，⽽且不能⾼出太多，否则不给⼯钱。

⼩明⼜为难了！于是他⼜开努脑筋，终于让它想到⼀个办法，常放⼀盆备⽤⽔在旁边，⼀发现⽔位低了，不经过漏⽃就是⼀盆⽔下去，这样及时性是保证了，但⽔位有时会⾼多了。

他⼜在要求⽔⾯位置上⾯⼀点将⽔凿⼀孔，再接⼀根管⼦到下⾯的备⽤桶⾥这样多出的⽔会从上⾯的孔⾥漏出来。

这个⽔漏出的快慢就称为微分时间。

拿⼀个⽔池⽔位来说，我们可以制定⼀个规则，把⽔位分为超⾼、⾼、较⾼、中、较低、低、超低⼏个区段；再把⽔位波动的趋势分为甚快、快、较快、慢、停⼏个区段，并区分趋势的正负；把输出分为超⼤幅度、⼤幅度、较⼤幅度、微⼩⼏个区段。

控制器 P PI PID
Ti ∞ T T
Td 0 0 τ/2
取值
0
0.2
注意：上述整定规则不受τ/T 取值的限制
仿真举例 #1
Output of Transmitter 63 62.5 62 61.5
广义对象特性参数： K = 1.75
T = 6.5,τ= 3.3 min
在线整定仿真举例
Output of Transmitter 66
加热炉 工艺介质 Ti (t) 燃料油 ym(t) u(t) CO, %
TC 27
65 64 63
Ti = 6000 min, Td = 0 min Tu Kc = 2 set point
Kc = 4
T(t)
TT 27
Kc = 3.5
PID控制器参数整定
谢磊 浙江大学智能系统与控制研究所
PID（比例-积分-微分）控制器
理论PID 控制器
工业 PID 控制器（如何构造其仿真模型？）
Td s 1 1 Gc ( s) K c 1 Td A s 1 Ti s d
离线整定仿真举例 步骤 1：阶跃响应测试
Controller Output 6256 54
工艺介质 Ti (t) 燃料油
T(t)
TT 27
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
Transmitter Output 80
ym(t) u(t) CO, %
TC 27
TO, %
%
Ti = 20.8 min
Lambda 法：Kc = 0.30, Ti = 6.5 min

PID控制器的基本原理1. 引言PID（Proportional-Integral-Derivative，比例-积分-微分）控制器是一种常用的闭环控制算法，广泛应用于自动控制系统中。

它通过对反馈信号进行处理来调节控制系统的输出，使其尽可能地接近期望值。

PID控制器由比例环节、积分环节和微分环节组成，下面将分别介绍每个环节的作用和原理。

2. 比例（P）环节比例环节根据偏差的大小来调节输出的幅度，其作用类似于根据误差放大系数来控制输出信号的增减。

具体来说，比例环节将误差乘以一个比例增益，然后将结果作为控制信号的一部分。

比例环节的计算公式如下所示：P = Kp * e(t)其中，P为比例环节的输出，Kp为比例增益，e(t)为系统的误差，即期望值与实际值之间的差。

比例环节的特点是具有快速的响应速度和较小的超调量，其原理是当误差变大时，输出信号也会相应增加，以加快系统的响应速度；当误差较小时，输出信号也会相应减小，以减小超调量。

3. 积分（I）环节积分环节的作用是消除稳态误差，即系统在稳定状态下的偏差。

积分环节通过累积误差的积分值，并乘以一个积分增益来调节输出的幅度。

具体来说，积分环节将误差进行累加，并将累积的误差乘以积分增益，然后将结果作为控制信号的一部分。

积分环节的计算公式如下所示：I = Ki * ∫e(t)dt其中，I为积分环节的输出，Ki为积分增益，∫e(t)dt为系统误差的积分。

积分环节的特点是能够消除稳态误差，并提高系统的精确度。

当系统存在稳态误差时，积分环节会根据积分增益的大小来调节输出信号的幅度，以使系统逐渐达到期望值。

4. 微分（D）环节微分环节的作用是根据误差的变化率来调节输出的幅度，以提高系统的稳定性。

具体来说，微分环节将误差的微分值乘以一个微分增益，然后将结果作为控制信号的一部分。

微分环节的计算公式如下所示：D = Kd * de(t)/dt其中，D为微分环节的输出，Kd为微分增益，de(t)/dt为系统误差的微分。

一、常规PID控制规律常规PID控制即比例-积分-微分控制规律。

比例调节作用是最基本的调节作用，使“长劲”，比例作用贯彻于整个调节过程之中；积分和微分作用为辅助调节作用。

积分作用则体现在调节过节过程的后期，用以消除静态偏差，使“后劲”；微分作用则体现在调节过程的初期，使“前劲”。

4. PID(比例-积分-微分)控制特点(1) 缺点不适用于有大时间滞后的控制对象，参数变化较大甚至结构也变化的控制对象，以及系统复杂、环境复杂、控制性能要求高的场合。

(2) 优点:●PID算法蕴涵了动态控制过程中过去、现在和将来的主要信息，而且其配置几乎最优。

比例(P)代表了当前的信息，起纠正偏差的作用，使过程反应迅速。

微分(D)在信号变化时有超前控制作用，代表了将来的信息。

在过程开始时强迫过程进行，过程结束时减小超调，克服振荡，提高系统的稳定性，加快系统的过渡过程。

积分(I)代表了过去积累的信息，它能消除静差，改善系统静态特性。

此三作用配合得当，可使动态过程快速、平稳、准确，收到良好的效果。

●PID控制适应性好，有较强鲁棒性。

●PID算法简单明了，形成了完整的设计和参数调整方法,很容易为工程技术人员所掌握。

●许多工业控制回路比较简单，控制的快速性和精度要求不是很高，特别是对于那些l～2阶的系统，PID控制已能得到满意的结果。

●PID控制根据不同的要求，针对自身的缺陷进行了不少改进，形成了一系列改进的PID 算法。

2．调节器的参数整定就是合理地设置调节器的各个参数，在热工生产过程中，通常要求控制系统具有一定的稳定裕量，即要求过程有一定的衰减率ψ；在这一前提下，要求调节过程有一定的快速性和准确性，换言之稳定性是首要的。

所谓准确性就是要求控制过程的动态偏差（以超调量MP表示）和静态偏差（ess）尽量地小，而快速性则是要求控制过程的时间尽可能地短。

控制系统参数整定有理论计算方法、工程整定方法。

热工系统的主要控制方式一.反馈控制反馈控制是根据被调量与给定值的偏差值来控制的。

PID全称比例（proportion）-积分（integral）-微分（derivative）控制器，是自动控制系统设计中最经典应用最广泛的一种控制器，实际上是一种算法。

实验凑试法的整定步骤为"先比例，再积分，最后微分"。

P---比例控制系统的响应快速性，快速作用于输出，好比"现在"（现在就起作用，快），I---积分控制系统的准确性，消除过去的累积误差，好比"过去"（清除过去积怨，回到准确轨道），D---微分控制系统的稳定性，具有超前控制作用，好比"未来"（放眼未来，未雨绸缪，稳定才能发展）。

当然这个结论也不可一概而论，只是想让初学者更加快速的理解PID的作用。

PID参数整定方法就是确定调节器的比例带PB、积分时间Ti和和微分时间Td。

一般可以通过理论计算来确定，但误差太大。

目前，应用最多的还是工程整定法：如经验法、衰减曲线法、临界比例带法和反应曲线法。

各种方法的大体过程如下：（1）经验法又叫现场凑试法，即先确定一个调节器的参数值PB和Ti，通过改变给定值对控制系统施加一个扰动，现场观察判断控制曲线形状。

若曲线不够理想，可改变PB或Ti，再画控制过程曲线，经反复凑试直到控制系统符合动态过程品质要求为止，这时的PB和Ti就是最佳值。

如果调节器是PID三作用式，那么要在整定好的PB和Ti的基础上加进微分作用。

由于微分作用有抵制偏差变化的能力，所以确定一个Td值后，可把整定好的PB和Ti值减小一点再进行现场凑试，直到PB、Ti和Td取得最佳值为止。

显然用经验法整定的参数是准确的。

但花时间较多。

为缩短整定时间，应注意以下几点：①根据控制对象特性确定好初始的参数值PB、Ti和Td。

可参照在实际运行中的同类控制系统的参数值，或参照表3-4-1所给的参数值，使确定的初始参数尽量接近整定的理想值。

这样可大大减少现场凑试的次数。

②在凑试过程中，若发现被控量变化缓慢，不能尽快达到稳定值，这是由于PB过大或Ti过长引起的，但两者是有区别的：PB过大，曲线漂浮较大，变化不规则，Ti过长，曲线带有振荡分量，接近给定值很缓慢。

PID控制器比例、积分、微分控制规律优缺点及适用场合综合了比例、积分和微分控制规律，在本文总结了各种控制规律的特点及使用场合，供大家比较使用。

P控制规律比例控制的输出信号与输入偏差成比例关系。

偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用以减小偏差，是最基本的控制规律。

当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。

I控制规律对于一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个系统是有差系统。

为了消除稳态误差，必须引入积分控制规律。

积分作用是对偏差进行积分，随着时间的增加，积分输出会增大，使稳态误差进一步减小，直到偏差为零，才不再继续增加。

因此，采用积分控制规律的主要目的就是使系统无稳态误差，提高系统的准确度。

积分作用的强弱取决于积分时间常数TI，TI越大，积分作用越弱，反之则越强。

由于积分引入了相位滞后，使系统稳定性变差。

因此，积分控制一般不单独使用，通常结合比例控制构成比例积分(PI)控制器。

D控制规律在微分控制中，控制器的输出与输入偏差信号的微分(即偏差的变化率)成正比关系。

可减小超调量，并能在偏差信号的值变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。

微分控制反映偏差的变化率，只有当偏差随时间变化时，微分控制才会对系统起作用，而对无变化或缓慢变化的对象不起作用。

因此微分控制在任何情况下不能单独与被控制对象串联使用。

需要说明的是，对于一台实际的PID控制器，如果把微分时间TD调到零，就成为一台比例积分控制器；如果报积分时间TI放大到最大，就成了一台比例微分控制器；如果把微分时间调到零，同时把积分时间放到最大，就成了一台纯比例控制器。

由于PID控制规律综合了比例、积分、微分三种控制规律的优点，具有较好的控制性能，因而应用范围更广。

PID控制器可以调整的参数是KP、TI、TD。

适当选取这三个参数的数值，可以获得较好的控制质量，实际应用过程中很多工程技术人员对PID参数整定不是很理想，这是应选择自整定功能强和控制算法先进的，方便获得最佳的PID参数。

PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。

PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。

PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。

其输入e(t)与输出u(t)的关系为因此它的传递函数为：它由于用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp，Ki和Kd）即可。

在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。

首先，PID应用范围广。

虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过对其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，这样PID就可控制了。

其次，PID参数较易整定。

也就是，PID参数Kp，Ki和Kd可以根据过程的动态特性及时整定。

如果过程的动态特性变化，例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化，PID参数就可以重新整定。

第三，PID控制器在实践中也不断的得到改进，下面两个改进的例子。

在工厂，总是能看到许多回路都处于手动状态，原因是很难让过程在“自动”模式下平稳工作。

由于这些不足，采用PID的工业控制系统总是受产品质量、安全、产量和能源浪费等问题的困扰。

PID参数自整定就是为了处理PID参数整定这个问题而产生的。

现在，自动整定或自身整定的PID控制器已是商业单回路控制器和分散控制系统的一个标准。

在一些情况下针对特定的系统设计的PID控制器控制得很好，但它们仍存在一些问题需要解决：如果自整定要以模型为基础，为了PID参数的重新整定在线寻找和保持好过程模型是较难的。

闭环工作时，要求在过程中插入一个测试信号。

这个方法会引起扰动，所以基于模型的PID参数自整定在工业应用不是太好。

如果自整定是基于控制律的，经常难以把由负载干扰引起的影响和过程动态特性变化引起的影响区分开来，因此受到干扰的影响控制器会产生超调，产生一个不必要的自适应转换。

pid的控制原理
pid控制器是一种常用的控制器，它基于被控对象的反馈信息来调节控制信号，使得被控对象的输出能够达到预期目标。

pid控制器的控制原理可以描述为以下三个部分：
1. 比例控制：pid控制器首先根据被控对象的反馈信息与期望值之间的差距，计算出一个比例项，该比例项与控制信号成正比，即被控对象的输出与控制信号呈线性关系。

比例项的作用是快速响应被控对象的变化，但容易产生过冲和不稳定。

2. 积分控制：pid控制器根据被控对象反馈信息的累积误差，计算出一个积分项，该积分项与控制信号成正比，即被控对象的输出与控制信号呈现出积分关系。

积分项的作用是消除稳态误差，但容易产生震荡和过度调节。

3. 微分控制：pid控制器根据被控对象反馈信息的变化率，计算出一个微分项，该微分项与控制信号成反比，即被控对象的输出与控制信号呈非线性关系。

微分项的作用是抑制过冲和减小调节时间，但容易受到噪声和干扰的影响。

综合比例、积分和微分三个控制项，pid控制器可以实现快速响应、消除稳态误差、抑制过冲和减小调节时间等多种控制效果，是工业自动化控制领域中常用的控制器之一。

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