PID-比例积分微分控制方法：原理浅释及相关资料搜集.docx

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1、PID 一比例积分微分控制方法：原理浅释及相关资料搜集2010-05-13 21:39:22|分类：软件技术 编程开|标签：|字号大中小订阅PID原理和调节(转贴)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

2、、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PI D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

3、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(cont roller)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。2、闭环控制系统闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反 送

4、回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号 与系统给定值信号相反，则称为负反馈(Negative Feedback)，若极性相同，则称为正反馈， 一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。闭环控制系统的例子很多。比如人就是 一个具有负反馈的闭环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正最后 作出各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系统。另例， 当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净，并在洗净之后能自动切断电源，它就 是一个闭环控制系统。3、阶跃响应阶跃响应是指将一个阶跃输入(step

5、function)加到系统上时，系统的输出。稳态误差是指系统 的响应进入稳态后，系统的期望输出与实际输出之差。控制系统的性能可以用稳、准、快三个字 来描述。稳是指系统的稳定性(stability)，一个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从阶 跃响应上看应该是收敛的；准是指控制系统的准确性、控制精度，通常用稳态误差来(Steadystate error)描述，它表示系统输出稳态值与期望值之差；快是指控制系统响应的快速性，通常用上升时间来定量描述。4、PID捽制的原理和特点在工程实际中，应用最为广泛的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控制器问世至今已有

6、近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、 调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精 确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现 场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象， 或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也 有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行 控制的。（1）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

7、制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。（2）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 w ith Steady-state Error）o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。（3

8、）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

9、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。5、PID控制器的参数整定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。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两 大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这 种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定 方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实 际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方

10、法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。 三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。 但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一 般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：（1）首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；(2) 仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系 数和临界振荡周期；(3) 在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。PID控制算法2008年07月15日 星期二14:05图3 1 连浅 时间Pin控秘旅统1, PID

11、是一个闭环控制算法。因此要实现PID算法，必须在硬件上具有闭环控制，就是得有 反馈。比如控制一个电机的转速，就得有一个测量转速的传感器，并将结果反馈到控制路线上， 下面也将以转速控制为例。2, PID是比例(P)、积分(I)、微分(D)控制算法。但并不是必须同时具备这三种算法，也可以是 PD,PI,甚至只有P算法控制。我以前对于闭环控制的一个最朴素的想法就只有P控制，将当前 结果反馈回来，再与目标相减，为正的话，就减速，为负的话就加速。现在知道这只是最简单 的闭环控制算法。3，比例(P)、积分(I)、微分(D)控制算法各有作用：比例，反应系统的基本(当前)偏差e(t)，系数大，可以加快调节，减

12、小误差，但过大的比 例使系统稳定性下降，甚至造成系统不稳定；积分，反应系统的累计偏差一= =-. -己一，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，直至无误差；微分，反映系统偏差信号的变化率e(t)-e(t-1)，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，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。但是微分对噪声干扰有放大作用，加强微分对系统抗干扰不利。积分和微分都不能单独起作用，必须与比例控制配合。4,控制器的P,I,D项选择。下面将常用的各种控制规律的控制特点简单归纳一下：1、比例控制规律P：采用P控制规律能较快地克服扰动的影响

13、，它的作用于输出值较快， 但不能很好稳定在一个理想的数值，不良的结果是虽较能有效的克服扰动的影响，但有余差出 现。它适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、控制要求不高、被控参数允许在一定范围内 有余差的场合。如：金彪公用工程部下设的水泵房冷、热水池水位控制；油泵房中间油罐油位 控制等。2、比例积分控制规律(PI)：在工程中比例积分控制规律是应用最广泛的一种控制规律。积分 能在比例的基础上消除余差，它适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、被控参数不允许有 余差的场合。如：在主线窑头重油换向室中F1401到F1419号枪的重油流量控制系统；油泵 房供油管流量控制系统；退火窑各区温度调节系统等。3、

14、比例微分控制规律(PD):微分具有超前作用，对于具有容量滞后的控制通道，引入微分 参与控制，在微分项设置得当的情况下，对于提高系统的动态性能指标，有着显著效果。因此， 对于控制通道的时间常数或容量滞后较大的场合，为了提高系统的稳定性，减小动态偏差等可 选用比例微分控制规律。如：加热型温度控制、成分控制。需要说明一点，对于那些纯滞后较 大的区域里，微分项是无能为力，而在测量信号有噪声或周期性振动的系统，则也不宜采用微 分控制。如：大窑玻璃液位的控制。4、例积分微分控制规律(PID)： PID控制规律是一种较理想的控制规律，它在比例的基础上 引入积分，可以消除余差，再加入微分作用，又能提高系统的稳

15、定性。它适用于控制通道时间 常数或容量滞后较大、控制要求较高的场合。如温度控制、成分控制等。鉴于D规律的作用，我们还必须了解时间滞后的概念，时间滞后包括容量滞后与纯滞后。其 中容量滞后通常又包括：测量滞后和传送滞后。测量滞后是检测元件在检测时需要建立一种平 衡，如热电偶、热电阻、压力等响应较慢产生的一种滞后。而传送滞后则是在传感器、变送器、 执行机构等设备产生的一种控制滞后。纯滞后是相对与测量滞后的，在工业上，大多的纯滞后 是由于物料传输所致，如：大窑玻璃液位，在投料机动作到核子液位仪检测需要很长的一段时 间。总之，控制规律的选用要根据过程特性和工艺要求来选取，决不是说PID控制规律在任何情

16、况下都具有较好的控制性能，不分场合都采用是不明智的。如果这样做，只会给其它工作增加 复杂性，并给参数整定带来困难。当采用PID控制器还达不到工艺要求，则需要考虑其它的控 制方案。如串级控制、前馈控制、大滞后控制等。5，公式：比例(P)控制器u(t)=Kp 面I比例十积分CPI)控制器u0)=瓦盘嘛)十!f或加了()比例十积分十微分(PID)控制器I u(t)=Ke(t)十 f(T)如十以皓()式中 Kp比例放大系数；灭分时间；Td微分时间。数值pid的计算：标准的有:接讨算法公式！PoittKp 牛 e(t)十 Ki 布 Z e(t)十 Kcl * (e(t) - e(t-l )k上一次的计算

17、值，Poiit (H尸 Kp 串 e(M)专 Ki 瑞 十 Kd 气 e(t-l)e(t-2): 两式相减得到增量法计算公式Pdlt = Kp 4 (e(t) - e(M) + Ki 帝 e(t) * Kd * (e(t)2洁e(M) + e(t-2);用这里我们对工项的表小应该是对e从1到t全部总和但为打字6, 问题。Kp,Ti,Td三个参数的设定是PID控制算法的关键问题。一般说来编程时只能设定他 们的大概数值，并在系统运行时通过反复调试来确定最佳值。因此调试阶段程序须得能随时修 改和记忆这三个参数。7, 参数的自整定。在某些应用场合，比如通用仪表行业，系统的工作对象是不确定的，不同的 对

18、象就得采用不同的参数值，没法为用户设定参数，就引入参数自整定的概念。实质就是在首 次使用时，通过N次测量为新的工作对象寻找一套参数，并记忆下来作为以后工作的依据。8, pid算法流程图：数字PID控制算法2009-12-31 20:02首先，将连续的系统离散化。计算机控制是一种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量，因此，连续PID 控制算法不能直接使用，需要采用离散化的方法。在计算机PID控制中，使用的是数字PID控 制器。采样周期T为1ms，采用Z变换对G(S)进行离散化，离散化后的被控对象为：Transfer function:0.06684 7人2 - 0.1322 7 + 0

19、.06538zA3 - 2.222 zA2 + 1.445 z - 0.2229可得系统的差分方程：y(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2-den(4)*y_3+num (2) *u_1+num(3)*u_2+num(4)*u_3;num =00.0668-0.13220.0654den =1.0000-2.22191.4448-0.2229在输入信号为单位阶跃信号时，运行附录2的数字PID程序，可得系统的响应如下：单位顾跃响应曲线在PID参数：kp=10;ki=3000;kd=0;调节时间0.15s2%。其中超调量过大不满足系统的设计要求。利用Matlab /Simulink

20、软件，构建了电机控制系统的速度仿真模型。通过仿真结果可以看出 系统能平稳运行,具有较好的静、动态特性。在此仿真模型基础上，可以十分便捷地实现进行参数 选择、调整及仿真。因此，可以从整体角度出发对伺服系统整体参数的优化和调整进行研究。也 为实际伺服系统的设计和调试提供了新的思路数字PID程序%PID Controllerclear all;close all;ts=0.001;sys=tf(127.4 2817 11930,1 1501 2021 11730);dsys=c2d(sys,ts,z); %连续离散化num,den=tfdata(dsys,v);u_1=0.0;u_2=0.0;u_3

21、=0.0;y_1=0.0;y_2=0.0;y_3=0.0;x=0,0,0;error_1=0;for k=1:1:1000time(k)=k*ts;kp=10;ki=3000;kd=0;rin(k)=1;%Step Signalu(k)=kp*x(1)+kd*x(2)+ki*x(3); %PID Controller %Restricting the output of controller if u(k)=10 u(k)=10; end if u(k)SumError = 0;sptr-LastError = 0; /Error-1sptr-PrevError = 0; /Error-2sp

22、tr-Proportion = 0; /比例常数 Proportional Constsptr-Integral = 0; 积分常数 Integral Constsptr-Derivative = 0; /微分常数 Derivative Constsptr-SetPoint = 0;)/*=增量式PID计算部分=*/int IncPIDCalc(int NextPoint)register int iError, iIncpid; 当前误差iError = sptr-SetPoint - NextPoint; 增量计算iIncpid = sptr-Proportion * iError/Ek项

23、-sptr-Integral * sptr-LastError /Ek 1项+ sptr-Derivative * sptr-PrevError; /Ek2 项/存储误差，用于下次计算sptr-PrevError = sptr-LastError;sptr-LastError = iError;/返回增量值 return(iIncpid);)自动控制算法的学习笔记（PID控制）待续2009-04-28 11:13最近被逼无奈要搞ROBOCUP的路径规划，在控制上遇到这个经典的算法，故总结了书上以及 网上的资料.1. PID调试步骤没有一种控制算法比PID调节规律更有效、更方便的了。现在一些时髦

24、点的调节器基本源 自PID。甚至可以这样说：PID调节器是其它控制调节算法的基础。为什么PID应用如此广泛、又长久不衰？因为PID解决了自动控制理论所要解决的最基本问题，既系统的稳定性、快速性和准确性。调 节PID的参数，可实现在系统稳定的前提下，兼顾系统的带载能力和抗扰能力，同时，在PID 调节器中引入积分项，系统增加了一个零积点，使之成为一阶或一阶以上的系统，这样系统阶跃 响应的稳态误差就为零。由于自动控制系统被控对象的千差万别，PID的参数也必须随之变化，以满足系统的性能要 求。这就给使用者带来相当的麻烦，特别是对初学者。下面简单介绍一下调试PID参数的一般 步骤：1 .负反馈自动控制理

25、论也被称为负反馈控制理论。首先检查系统接线，确定系统的反馈为负反馈。例 如电机调速系统，输入信号为正，要求电机正转时，反馈信号也为正（PID算法时，误差=输入- 反馈），同时电机转速越高，反馈信号越大。其余系统同此方法。2. PID调试一般原则a. 在输出不振荡时，增大比例增益P。b. 在输出不振荡时，减小积分时间常数Ti。c. 在输出不振荡时，增大微分时间常数Td。3. 一般步骤a.确定比例增益P确定比例增益P时，首先去掉PID的积分项和微分项，一般是令Ti=0、Td=0 (具体见PID 的参数设定说明)，使PID为纯比例调节。输入设定为系统允许的最大值的60%70%，由0 逐渐加大比例增益

26、P，直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例增益P逐渐减小，直至系 统振荡消失，记录此时的比例增益P，设定PID的比例增益P为当前值的60%70%。比例增 益P调试完成。b. 确定积分时间常数Ti比例增益P确定后，设定一个较大的积分时间常数Ti的初值，然后逐渐减小Ti，直至系统 出现振荡，之后在反过来，逐渐加大Ti，直至系统振荡消失。记录此时的Ti，设定PID的积分 时间常数Ti为当前值的150%180%。积分时间常数Ti调试完成。c. 确定积分时间常数Td积分时间常数Td 一般不用设定，为0即可。若要设定，与确定P和Ti的方法相同，取不 振荡时的30%。d. 系统空载、带载联调，再对PID参

27、数进行微调，直至满足要求。2.PID控制简介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

28、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P

29、ID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。2、闭环控制系统闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与 系统给定值信号相反，则称为负反馈(

30、Negative Feedback),若极性相同，则称为正反馈，一般 闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个 具有负反馈的闭环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正最后作出 各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系统。另例，当一 台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净，并在洗净之后能自动切断电源，它就是一 个闭环控制系统。3、阶跃响应阶跃响应是指将一个阶跃输入(step function)加到系统上时，系统的输出。稳态误差是指 系统的响应进入稳态后，系统的期望输出与实际输出之差。控制系统的

31、性能可以用稳、准、快三 个字来描述。稳是指系统的稳定性(stability)，一个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从阶 跃响应上看应该是收敛的；准是指控制系统的准确性、控制精度，通常用稳态误差来 (Steady-state error)描述，它表示系统输出稳态值与期望值之差；快是指控制系统响应的快速 性，通常用上升时间来定量描述。4、PID控制的原理和特点在工程实际中，应用最为广泛的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控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、 调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不

32、能完全掌握，或得不到精 确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现 场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象， 或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也 有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行 控制的。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 )。比例调节作用：是按比例反应系统的 偏差，系统一旦出现

33、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(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

34、，比例+积分(PI) 控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。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（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）

35、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。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，

36、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PID控制器。5、PID控制器的参数整定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。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两 大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过

37、理论计算确定控制器参数。这 种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定 方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实 际中被广泛采用。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。 三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。 但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一 般采用的是临界比例法。利用该方法进行PID控制器参数的整定步骤如下：（1）首先预选择一个 足够短的采样周期让系统工作；（2）仅加入比例控制环

38、节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界 振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；（3）在一定的控制度下通过公式计算得到PID 控制器的参数。3. PID控制器参数的工程整定，各种调节系统中PID参数经验数据以下可参照：温度 T: P=2060%,T=180600s,D=3-180s压力 P: P=3070%,T=24180s, 液位 L: P=2080%,T=60300s, 流量 L: P=40100%,T=660s。4. PID常用口诀：参数整定找最佳，从小到大顺序查先是比例后积分，最后再把微分加 曲线振荡很频繁，比例度盘要放大 曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳 曲线偏离回复慢，积分时间往下

39、降 曲线波动周期长，积分时间再加长 曲线振荡频率快，先把微分降下来 动差大来波动慢。微分时间应加长 理想曲线两个波，前高后低4比1 一看二调多分析，调节质量不会低很多兄弟姐妹来问关于PID控制器的情况，偶就结合自己的理解，尽可能浅显的讲述一下 PID控制的概念和如何设计一个简单的PID控制器的设计。其目的就是有兴趣朋友们可以跟这 个设计一个简单的PID控制器所谓的控制首先分有反馈控制和无反馈控制，我们当然讨论的PID当然是有反馈控制了。 所谓的有反馈控制无非是要根据被控量的情况参与运算来决定操纵量的大小或者方向，那么到底 如何根据被控两来决定操纵量的大小呢，唉，这就有很多分类了，所谓的高级的控

40、制方式也就是 “高级”在这个节骨眼上，有什么“自适应控制、模糊控制、预测控制、神经网络控制、专家智能控 制，等等(至于到底这些控制方式有什么优点，唉，我只用过pid，别的也说不清楚，去抄书的 话也没有说服力，关键是也懒的去抄。那位老弟如果要作论文，可以在这里发挥一下，资料到处 都是)。但是就目前而言，在工业控制领域尤其是控制系统的底层，PID控制算法仍然独霸鳌头， 占领着80%左右的市场份额，当然，这里所说的PID控制算法不是侠义上的固定PID，现在不 是讲究多学科融合吗？人们在PID控制规律中吸取了其他“高级，的控制规律的优点，出现了诸多 的新颖的控制器如自校正PID、专家自适应PID、预估PID、模糊PID、神经网络PID、非线性 PID等新型PID控制器。至于所谓的变种的PID算法如什么“遇限削弱微分，微分先行，积分分离 “bangbang+PID”等等，已经不算是什么高级的控制方式了作控制器的厂商大多都会或多等等或 少的采取一些，至于是神经网络PID,模糊PID，自适应PID是如何实现的，我所知道的就是利 用对应的控制算法，适时的调节PID的参数。还是举个例子吧。传统PID的算法公式是：/ U(n)=