最近稍有空閑，便將搜集的一些有關PID 的資料稍作整理，另加個人理解上傳論壇共享。
本文著重從實際應用的角度談一下這些內容，而不做較深層次的分析，難免有錯誤或者不全面的地方，請大家指正，謝謝！
PID（比例積分微分）英文全稱為 Proportion Integration Differentiation，它是一個數學物理術語。
自動控制系統可分為開環控制系統和閉環控制系統。 一個控制系統包括控制器、傳感器、變送器、執行機構、輸入輸出接口�？刂破鞯妮敵鼋涍^輸出接口、執行機構，加到被控系統上；控制系統的被控量，經過傳感器，變送器，通過輸入接口送到控制器。不同的控制系統，其傳感器、 變送器、執行機構是不一樣的。比如壓力控制系統要采用壓力傳感器。電加熱控制系統的傳感器是溫度傳感器。
1、開環控制系統
開環控制系統(open-loop control system)是指被控對象的輸出(被控制量)對控制器(controller)的輸出沒有影響。在這種控制系統中，不依賴將被控量反饋回來以形成任何閉環回路。
2、閉環控制系統
閉環控制系統(closed-loop control system)的特點是系統被控對象的輸出(被控制量)會反送回來影響控制器的輸出，形成一個或多個閉環。閉環控制系統有正反饋和負反饋，若反饋信號與系統給定值信號相反，則稱為負反饋( Negative Feedback)，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環控制系統均采用負反饋，又稱負反饋控制系統。閉環控制系統的例子很多。比如人就是一個具有負反饋的閉環控制系統，眼睛便是傳感器，充當反饋，人體系統能通過不斷的修正最后作出各種正確的動作。如果沒有眼睛，就沒有了反饋回路，也就成了一個開環控制系統。另例，當一臺真正的全自動洗衣機具有能連續檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動切斷電源，它就是一個閉環控制系統。
3、階躍響應
階躍響應是指將一個階躍輸入（step function）加到系統上時，系統的輸出。
穩態誤差是指系統的響應進入穩態后，系統的期望輸出與實際輸出之差�？刂葡到y的性能可以用穩、準、快三個字 來描述。穩是指系統的穩定性(stability)，一個系統要能正常工作，首先必須是穩定的，從階躍響應上看應該是收斂的；準是指控制系統的準確性、控 制精度，通常用穩態誤差來(Steady-state error)描述，它表示系統輸出穩態值與期望值之差；快是指控制系統響應的快速性，通常用上升時間來定量描述。
4、PID 控制的原理和特點
在工程實際中，應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制， 又稱 PID調節。 PID解決了自動控制理論所要解決的最基本問題，既系統的穩定性、快速性和準確性。調節 PID 的參數，可實現在系統穩定的前提下，兼顧系統的帶載能力和抗擾能力，同時，在 PID 調節器中引入積分項，系統增加了一個零積點，使之成為一階或一階以上的系統，這樣系統階躍響應的
穩態誤差就為零。
當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或得不到精確的數學模型時，控制理論的其它技術難以采用時， 系統控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用 PID 控制技術最為方便。即當我們不完全了解一個系統和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統參數時，最適合用 PID 控制技術。PID控制，實際中也有PI 和PD控制。PID控制器就是根據系統的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。
PID 用于控制精度比例是必須的，它直接影響精度，,影響控制的結果。積分： 它相當于力學的慣性能使震蕩趨于平緩。微分控制提前量，它相當于力學
的加速度，影響控制的反應速度。太大會導致大的超調量。使系統極不穩定。太小會使反應緩慢。一般而言 PID調節是一個整體的說法，在實際中 PID的比例積分微分并非總是同時使用 PI調節和PD調節使用較多。
控制規律選擇應當根據被控對象的特性，負載變化、主要擾動及系統控制要求等具體情況，同時還要考慮到系統的經濟性多種因素，通常按如下原則選擇控制規律：
1） 若被控對象的時間常數較大或延遲時間較長，應引入微分控制規律。
例如，系統輸出允許有偏差，可以選用比例微分控制;系統輸出要求無偏差，則選用PID控制
2） 若被控制對象的時間常數較小，負載變化也不大，同時系統輸出要求無偏差時，可選擇PI控制。
3） 若被控制對象的時間常數較小，負載變化較小，系統控制性能要求不高時，可選擇比例控制。
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2017-9-27 22:19 上傳
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