1、PID参数说明

PID调节器又称回路调节器，本调节器提供的具体功能有：手动、自动、串级、及跟踪运行方式的切换，设定值、手动输出值的调整，PID参数的整定等。

PID调节有三种画面：回路操作画面、趋势显示画面和参数调整画面。

下面介绍每种画面显示的信息及用途。

1.回路操作画面在预先设置的PID热点上，单击鼠标左键，屏幕上将弹出如图3.11-1所示回路操作画面，由回路操作画面可分别进入其它两种画面。

（1）显示信息说明在回路调节画面中显示的有设定值、过程值和输出值的棒图及数值显示，运行方式显示，报警状态显示等。

❒棒图显示画面左边的三个棒图分别代表设定值、过程值和输出值，棒的颜色依次为蓝、天蓝、粉色。

设定值棒的高度为当前值相对量程的百分数。

如果PID运行于串级状态，则设定棒显示串级外给定值，在其它运行状态下显示内给定值。

过程值棒的高度表示过程输入值。

输出棒的高度表示输出值。

❒数值显示画面右下区域的三个方框中显示的内容依次为设定量、过程量及输出量的当前值，各数值颜色与棒颜色相对应。

当PID调节器运行于手动、自动或跟踪状态时，设定值为内部给定值；当运行于串级状态时，显示为串级输入值。

当PID调节器运行于手动状态时，输出值由手动给出；运行于自动和串级状态时，由算法结果给出；运行于跟踪状态时，为跟踪量点值。

❒报警状态显示当偏差报警到来时，左上角灯置亮（呈红色）；报警消失时，恢复正常颜色。

❒运行方式显示PID调节器的运行方式包括手动、自动、串级及跟踪四种，当某个运行方式下的状态灯呈绿色时，表示调节器处于某方式。

❒其它PID调节器画面静态显示的内容有点名、点描述(说明)等。

（2）操作说明在回路操作画面中可以进行的操作有：工作方式（手动、自动、串级和跟踪）的切换，通过设定值增减按钮改变设定值，通过输出值增减按钮改变输出值，切换到趋势显示画面和参数调整画面。

PID共有手动、自动、串级和跟踪四种工作状态，这四种工作状态的切换是无扰动的。

●手动状态下，PID单元停止运算，依靠操作键来改变控制输出。

PID参数意义与调整PID（比例-积分-微分）控制是一种广泛应用于工业控制系统中的常见控制算法。

在PID控制中，调节器根据实时测量值与设定值之间的误差来计算输出信号，并将其送入执行器中，从而使系统的输出变量尽可能接近设定值。

PID控制器中的三个参数分别为比例（P）、积分（I）和微分（D），它们分别用来调整系统的响应速度、稳定性和抗干扰性。

比例参数（P）用于根据当前误差的大小来决定相应的输出信号。

较大的P值会使输出更敏感，但也可能导致系统的稳定性降低，或者引起过冲和振荡。

较小的P值则可能导致系统的响应过慢。

积分参数（I）用于处理系统中的积累误差，即长期偏离设定值的情况。

较大的I值会使系统对积累误差的处理更加敏感，但也可能导致系统的稳定性受到影响，或者引起过冲和振荡。

较小的I值则可能导致系统对积累误差的处理不够灵敏。

微分参数（D）用于根据当前误差的变化率来决定相应的输出信号。

较大的D值会使系统对变化率的响应更加敏感，但也可能导致系统的稳定性降低，或者引起过冲和振荡。

较小的D值则可能导致系统对变化率的响应不够灵敏。

试错法是最常用的调参方法之一，它通过不断调整PID参数，并观察系统的响应，来逐步逼近最佳的参数组合。

该方法需要经验和实践，可能需要多次实验和调整才能找到最佳参数。

经验公式法是基于经验公式来估计PID参数的初始值，然后通过试错法进行进一步的调整。

常用的经验公式包括Ziegler-Nichols法和Chien-Hrones-Reswick法等。

这些公式基于系统的动态响应特性来推导参数的初始值，然后再根据实际情况进行微调。

数学优化法是一种通过数学优化算法来寻找最佳PID参数的方法。

这些算法可以根据系统的数学模型和控制目标，通过迭代计算来找到最佳的参数组合。

常用的数学优化算法包括遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等。

无论采用哪种调参方法，都需要根据具体的系统和控制要求来选择合适的参数范围。

一般来说，参数的调整应该从小范围开始，逐步逼近最佳值。

pid参数设置方法（原创实用版3篇）目录（篇1）1.PID 参数的概念与作用2.PID 参数的设置方法3.PID 参数的调试与优化4.PID 参数的应用实例正文（篇1）一、PID 参数的概念与作用PID（Proportional-Integral-Derivative，比例 - 积分 - 微分）参数是一种广泛应用于工业控制系统的闭环控制算法。

PID 算法通过计算偏差值（期望值与实际值之间的巟值）的比例、积分和微分值，然后对这三者进行加权求和，得到控制器的输出，从而实现对被控对象的调节。

PID 参数分别对应着比例、积分和微分控制器的增益，它们的设置直接影响到控制系统的性能。

二、PID 参数的设置方法1.试错法：通过不断尝试不同的 PID 参数组合，观察控制系统的响应，逐步优化参数设置。

试错法适用于参数变化范围不大的情况，但需要耗费较多时间和精力。

2.Ziegler-Nichols 方法：通过绘制 PID 参数与系统响应的关系曲线，找到使得系统达到临界振荡的参数组合，然后根据实际需求调整参数。

Ziegler-Nichols 方法适用于参数变化范围较大的情况，但需要专业技能和设备。

3.软件自整定法：利用控制软件内部的算法，根据系统的实时响应自动调整 PID 参数。

软件自整定法适用于参数变化范围较大的情况，但需要较高计算能力和实时性。

三、PID 参数的调试与优化1.调试：在控制系统运行过程中，观察系统响应，检查 PID 参数设置是否合理。

如有异常，需要及时调整参数。

2.优化：根据实际运行情况，对 PID 参数进行调整，以提高系统性能。

优化过程中要兼顾比例、积分和微分控制器的作用，避免过度调整导致系统不稳定。

四、PID 参数的应用实例1.温度控制系统：通过调节加热器的功率，控制温度在一定范围内波动。

2.速度控制系统：通过调节电机的转速，控制机械运动的速度。

3.液位控制系统：通过调节阀门的开度，控制液体的流量，保持液位在一定范围内。

PID控制算法及参数设定PID控制算法的基本原理是将控制信号分为三部分：比例项（P项）、积分项（I项）和微分项（D项）。

比例项用于根据当前的偏差大小调整控制量的大小，积分项用于累积偏差，消除偏差的累积效应，微分项用于预测偏差的变化趋势，避免系统产生超调现象。

比例项（P项）是最简单的控制项，它根据当前偏差的大小，乘以一个比例系数Kp来调整控制量的大小。

当偏差增大时，P项的作用使系统更快地达到目标值，但过大的比例系数可能导致系统产生过冲或震荡。

积分项（I项）用于消除偏差的累积效应，即调整控制量来消除系统的稳态误差。

积分项根据偏差累积值与一个积分系数Ki的乘积来调整控制量的变化，当系统的偏差较大时，I项的作用比P项更加明显，但过大的积分系数可能导致系统产生过调。

微分项（D项）用于预测偏差的变化趋势，通过对偏差的变化速率进行监测，来调整控制量的变化速度。

微分项根据偏差变化率与一个微分系数Kd的乘积来调整控制量的变化速度，当偏差的变化速率较大时，D项的作用比P项和I项更加明显，但过大的微分系数可能导致系统对噪声敏感。

参数设定是PID控制的关键，它直接影响系统的稳定性和性能。

常用的参数设定方法有经验法、试验法和自整定法。

经验法是根据经验和实际应用中的经验规则来设定参数，试验法是通过试验调整参数，观察系统的响应特性，并根据实际需求进行调整。

自整定法是通过对系统的数学模型进行分析，选取合适的准则和算法来自动调整参数。

常用的自整定方法有Ziegler-Nichols法和Chien-Hrones-Reswick 法。

Ziegler-Nichols法是基于试验法的参数设定方法，根据试验的系统响应特性来选取参数。

它通过改变比例增益和积分时间来观察系统的响应，并根据系统的临界稳定度来选择参数。

Chien-Hrones-Reswick法是基于数学模型的参数设定方法，根据系统的数学模型和性能指标来优化参数的选择，以达到最佳控制效果。

PID调节参‎数参数经验值‎说明比例调节作用‎：是按比例反应‎系统的偏差,系统一旦出现‎了偏差,比例调节立即‎产生调节作用‎用以减少偏差‎。

比例作用大,可以加快调节‎,减少误差,但是过大的比‎例,使系统的稳定‎性下降,甚至造成系统‎的不稳定。

积分调节作用‎：是使系统消除‎稳态误差,提高无差度。

因为有误差,积分调节就进‎行,直至无差,积分调节停止‎,积分调节输出‎一常值。

积分作用的强‎弱取决与积分‎时间常数Ti‎,Ti越小,积分作用就越‎强。

反之Ti大则‎积分作用弱,加入积分调节‎可使系统稳定‎性下降,动态响应变慢‎。

积分作用常与‎另两种调节规‎律结合,组成PI调节‎器或PID调‎节器。

微分调节作用‎：微分作用反映‎系统偏差信号‎的变化率,具有预见性,能预见偏差变‎化的趋势,因此能产生超‎前的控制作用‎,在偏差还没有‎形成之前,已被微分调节‎作用消除。

因此,可以改善系统‎的动态性能。

在微分时间选‎择合适情况下‎,可以减少超调‎,减少调节时间‎。

微分作用对噪‎声干扰有放大‎作用,因此过强的加‎微分调节,对系统抗干扰‎不利。

此外,微分反应的是‎变化率,而当输入没有‎变化时,微分作用输出‎为零。

微分作用不能‎单独使用,需要与另外两‎种调节规律相‎结合,组成PD或P‎I D控制器。

PID参数的‎含义:比例系数P：增大比例系数‎P一般将加快‎系统的响应，在有静差的情‎况下有利于减‎小静差，但是过大的比‎例系数会使系‎统有比较大的‎超调，并产生振荡，使稳定性变坏‎。

积分时间Ti‎：增大积分时间‎T i有利于减‎小超调，减小振荡，使系统的稳定‎性增加，但是系统静差‎消除时间变长‎。

微分时间Td‎：增大微分时间‎T d有利于加‎快系统的响应‎速度，使系统超调量‎减小，稳定性增加，但系统对扰动‎的抑制能力减‎弱。

PID控制器‎参数的工程整‎定方法，主要有临界比‎例法、反应曲线法和‎衰减法。

现在一般采用‎的是临界比例‎法。

PID控制是目前应用最为广泛的控制策略，以其简单清晰的结构、良好的鲁棒性和广泛的适用范围，深受工业界的亲睐，并且日益受到控制理论的重视。

然而，PID控制其能否得到有效的发挥，一方面与PID控制其结构设计有关，另一方面也与参数整定有很大关系。

具有良好自整定功能的PID控制其不但可以有效提高控制设备安装调试的效率，也可以显著改善控制效果。

总结近年来PID控制的发展趋势，可以将PID控制的发展分为两个大方向：传统PID控制技术的继续发展和各种新型控制技术与PID控制的结合。

传统PID 控制的发展包括自整定技术，变增益控制和自适应控制。

传统PID控制的发展可以改善PID控制的效果，使PID控制器的自动化程度和对环境的适应能力不断提高。

各种新型控制技术与PID控制的结合包括新型控制技术应用于PID控制器的设计与整定之中或者是使用新的控制思想设计出具有PID结构的新控制器。

诸如模糊控制、神经网络等新型控制技术与PID控制的结合扩大了PID控制器的应用范围，对于解决非线性和不确定系统控制等采用传统PID控制器难以有效控制的情况收到了很好的效果。

PID控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件。

这个控制器把收集到的数据和一个参考值进行比较，然后把这个差别用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。

和其他简单的控制运算不同，PID控制器可以根据历史数据和差别的出现率来调整输入值，这样可以使系统更加准确，更加稳定。

可以通过数学的方法证明，在其他控制方法导致系统有稳定误差或过程反复的情况下，一个PID反馈回路却可以保持系统的稳定。

在工业控制中，PID控制是工业控制中最常用的方法，在工业控制中占主导地位。

但是, 随着火电机组容量的不断扩大，对给水控制系统提出了更高的要求：汽包蓄水量和蒸发面积减少，加快了汽包水位的变化速度；锅炉容量的扩大，显著提高了锅炉受热面的热负荷，使锅炉负荷变化对水位的影响加剧，系统动态特性变化幅度较大。

PID指令说明手册全新3.3 版本的ZY-PLC软件在主机部分加入了PID 控制指令，并提供了自整定功能。

用户可以通过自整定得到最佳的采样时间及PID 参数值，从而提高控制精度。

PID注释：1．输出可以是数据寄存器D，也可以是开关量形式Y，在编程时可以自由选择。

2．通过自整定可得到最佳的采样时间及PID 参数值，提高了控制精度。

3．可通过软件设置来选择逆动作(加热控制)还是正动作(冷却控制)。

4. PID控制原理：5. PID指令6. 寄存器定义表：PID 控制指令相关参数地址，请参照下表：地址功能说明备注D4000 采样滤波时间32位无符号数0-999999999ms，建议：300-90000msD4002.0(可写可读)，模式设置0：负动作；1：正动作动作方向0逆动作：随着测定值的增加操作输出值反而减少的动作，一般用于加热控制。

1正动作：随着测定值的增加操作输出值随之增加的动作，一般用于冷却控制。

bit1～bit6 不可使用D4002.7(可写可读)：0：手动PID；1：自整定PIDD4002.8(只可以读)：0：自整定未成功, 1：自整定成功标志,bit9～bit14 不可使用D400.15(可写可读)：输出0：普通模式；1：高级模式D4003比例增益(Kp) 范围：1～32767[%]D4004积分时间(TI) 0～32767[*100ms] 0时作为无积分处理D4005微分时间( TD) 0～32767[*10ms] 0时无微分处理D4006PID 运算范围0～32767 PID调整范围：D0-4006 至 D0+D4006PID运行时，一开始处于PID 全开阶段，即以最快的速度（默认为4095）接近目标值，当达到PID 的运算范围时，参数Kp、TI、TD 开始起控制作用。

D4007控制死区0～32767 死区范围内PID 输出值不变D4008PID 自整定周期变化值满量程AD 值*（0.3~1%）D4009PID 自整定超调允许0：允许超调1：不超调(尽量减少超调)设置为0 时，允许超调，系统总是能够学到最佳PID 参数，但是在整定的过程中，测定值可能会低于目标值，也可能会超出目标值，此时要考虑安全因素。

PID算法原理⼀图看懂PID的三个参数找了好久这⼀篇算是很容易看懂的了 推荐给⼤家 写的⼗分清楚 原⽂作者DF创客社区virtualwizLZ以前有个⼩⼩的理想，就是让⼿边的MCU⾃⼰“思考”起来，写出真正带算法的程序。

前段时间做⼀个⽐赛项⽬的过程中，对经典、实⽤的PID算法有了⼀点点⾃⼰的理解，就写了这些，与⼤家分享因为LZ想尽办法，试着⽤最易于理解的语⾔说清楚原理，不做太多的理论分析。

（LZ⽂学功底不⾏），所以下⾯的内容会有不严谨的地⽅，或者有解释错误的地⽅。

⼤神们发现了，⼀定要帮我补充，或者给予批评~~~谢谢你们好啦，正⽂开始啥是PID？ PID可以吃吗？PID，就是“⽐例（proportional）、积分（integral）、微分（derivative）”，是⼀种很常见的控制算法。

算法是不可以吃的。

到LZ发帖的这⼀天，PID已经有105年的历史了它并不是什么很神圣的东西，⼤家⼀定都见过PID的实际应⽤——⽐如四轴飞⾏器，再⽐如平衡⼩车......还有汽车的定速巡航、机上的温度控制器....再⽐如动物园⾥的海狮，将⼀根杆⼦直⽴着顶在头上（OOPS，这个也算..）就是类似于这种：需要将某⼀个物理量“保持稳定”的场合（⽐如维持平衡，稳定温度、转速等），PID都会派上⼤⽤场。

那么问题来了：⽐如，我想控制⼀个“热得快”，让⼀锅⽔的温度保持在50℃这么简单的任务，为啥要⽤到微积分的理论呢你⼀定在想：这不是so easy嘛~ ⼩于50度就让它加热，⼤于50度就断电，不就⾏了？⼏⾏代码⽤分分钟写出来没错~在要求不⾼的情况下，确实可以这么⼲~ But！ 如果LZ换⼀种说法，你就知道问题出在哪⾥了：如果我的控制对象是⼀辆汽车呢？要是希望汽车的车速保持在50km/h不动，你还敢这样⼲么设想⼀下，假如汽车的定速巡航电脑在某⼀时间测到车速是45km/h。

它⽴刻命令发动机：加速！结果，发动机那边突然来了个100%全油门，嗡的⼀下，汽车急加速到了60km/h。