PID控制器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它還處理重要的實(shí)際問題，如執(zhí)行器飽和積分器飽和。因此，PID控制器是自動控制的基礎(chǔ)。這是使用反饋時(shí)應(yīng)該嘗試的第一個(gè)解決方案。
PID控制器用于廣泛的問題:過程控制、電機(jī)驅(qū)動、磁和光存儲器、汽車、飛行控制、儀器儀表等。控制器有許多不同的形式，如標(biāo)準(zhǔn)單回路控制器、可編程邏輯控制器和分布式控制系統(tǒng)中的軟件組件、機(jī)器人和光盤播放器中的內(nèi)置控制器。
雖然PID控制器一直很重要，但實(shí)際上它只受到理論家的部分關(guān)注。因此，許多重要的問題在文獻(xiàn)中沒有得到很好的記載。其結(jié)果是，當(dāng)技術(shù)從氣動、電氣轉(zhuǎn)向數(shù)字時(shí)，許多錯誤被重復(fù)出現(xiàn)。然而，在過去的十年里，人們的興趣越來越大。一個(gè)原因是自動整定的出現(xiàn)，另一個(gè)原因是模型預(yù)測控制的使用增加，需要底層良好整定的PID控制器。大多數(shù)關(guān)于單回路控制的論文仍然使用Ziegler–Nichols整定作為基準(zhǔn)的PID控制器。這是一個(gè)非常不令人滿意的情況，因?yàn)?a href="http://m.prosperiteweb.com/tech/4012.html" target="_blank">Ziegler–Nichols規(guī)則在許多情況下給出了非常差的結(jié)果。
模型預(yù)測控制通常用于監(jiān)控模式，在基礎(chǔ)級別使用PID控制器。流程工業(yè)中MPC的大部分改進(jìn)實(shí)際上來自基礎(chǔ)回路的改進(jìn)調(diào)整。然而，由于它提供的協(xié)調(diào)性，MPC確實(shí)為多變量系統(tǒng)的設(shè)定值響應(yīng)提供了顯著的改進(jìn)。有幾個(gè)有趣的問題與MPC和PID的集成有關(guān)。內(nèi)回路中的PID控制器的調(diào)整為MPC提供了有價(jià)值的建模信息。由于MPC以監(jiān)控模式運(yùn)行，它可以很好地處理緩慢的耦合。更底層的PID回路仍然必須管理快速耦合。
另一個(gè)問題是處理復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般哲學(xué)。自下而上的方法傾向于使用簡單的構(gòu)件，如PID控制器。在這種情況下，看看如何增強(qiáng)PID控制器是很有趣的。通過采用具有兩個(gè)自由度的控制器結(jié)構(gòu)，可以顯著提高設(shè)定值響應(yīng)。必須特別考慮以這種方式有效使用的PID控制器。特別重要的是，控制器輸出可用于前饋，以便正確處理執(zhí)行器飽和積分飽和。
通過正確使用前饋可以進(jìn)行更多的改進(jìn)。其他可能性是增加濾波器和模塊，用于處理測量噪聲和具有振蕩模式的系統(tǒng)。在開發(fā)自下而上設(shè)計(jì)技術(shù)的好方法時(shí)，有許多好的研究問題。探索系統(tǒng)耦合是一個(gè)重要的問題。
即使其他控制策略的應(yīng)用增加，PID控制也一定會繼續(xù)使用。如果使用得當(dāng)，這是一種非常有效的反饋方式。如果性能要求不極端，通?？梢垣@得良好的結(jié)果。PID控制器還將在更復(fù)雜的控制器中充當(dāng)構(gòu)建模塊。事實(shí)上，大多數(shù)DMC控制器將設(shè)定值傳遞給PID控制器。這些PID控制器的良好性能至關(guān)重要。DMC控制的許多調(diào)試工作實(shí)際上包括整定底層的PID回路。在史密斯預(yù)估器、增益調(diào)度和振蕩系統(tǒng)濾波器的形式中，也有對PID控制的有用的增強(qiáng)。
重要的是要認(rèn)識到存在非常廣泛的控制問題，因此也需要廣泛的整定技術(shù)。已經(jīng)有許多整定方法可用，但Ziegler–Nichols方法的替代早就應(yīng)該出現(xiàn)了。很容易證明，任何具有合理整定的控制器都將優(yōu)于具有Ziegler–Nichols整定的PID。如果將所提出的許多策略與良好調(diào)節(jié)的PID相比較，它們可以很容易地被排除。
作者：?STR?M
