什么是PID控制？什么是PID調(diào)節(jié)？

2017/10/6 14:55:30 人評論次瀏覽分類：過程控制文章地址：http://m.prosperiteweb.com/tech/278.html

在實(shí)際中應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制或PID調(diào)節(jié)。PID調(diào)節(jié)以結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)。學(xué)模型時，控制理論的其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象﹐或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制在實(shí)際中也有PI和PD控制。PID調(diào)節(jié)器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進(jìn)行控制的。

比例（P）
比例控制是一種最簡單的控制方式。其調(diào)節(jié)器的輸出與輸入偏差信號成比例關(guān)系，通俗的說比例就是輸入偏差乘以一個系數(shù)。當(dāng)僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。
輸入偏差指被調(diào)量和調(diào)節(jié)器設(shè)定值之間的差值。

積分（I）
在微分控制中，調(diào)節(jié)器的輸出與輸入偏差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系，通俗講積分就是對輸入偏差進(jìn)行積分運(yùn)算。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(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，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說，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)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的調(diào)節(jié)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)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分(PD)調(diào)節(jié)器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。

微分（D）
在積分控制中，調(diào)節(jié)器的輸出與輸入偏差信號的積分成正比關(guān)系，通俗講微分就是對輸入偏差進(jìn)行微分運(yùn)算。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在調(diào)節(jié)器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項(xiàng)會增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會隨著時間的增加而加大，它推動調(diào)節(jié)器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，PI控制器（比例+積分）可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。