PID控制算法：基于信息估计的简单有效控制

PID控制是比例、积分、微分控制的简称，它本身是一种基于对“现在”“过去”和“未来”信息估计的简单但却有效的控制算法。目前的控制算法中出现最早的就是PID算法，并快速发展应用到实际的工业控制系统中，取得了良好的控制效果。由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制，至今仍有90%左右的控制回路具有PID结构。事实表明，具有PID控制的简单控制器能够适应广泛的工业与民用对象，充分反映了PID控制算法的良好品质。PID算法技术成熟、简单、快速、可靠性高，适合应用在控制对象简单或系统模型容易确定的控制系统中。

PID控制器是偏差e（t）的比例、积分和微分三个环节的线性组合，这三个环节是PID控制器的重要组成部分。

（1）比例环节 又称P调节。比例调节属于有差调节，具有简单、方便、快速、易于实现的特点。根据调节经验，减小比例系数会增加调节时间，过渡到系统稳定的时间长但可以减少超调和振荡；增加比例系数可能增加超调量，甚至如果选择得太大将引起系统振荡。P调节的优点是可以缩小稳态误差，提高系统的响应时间。(www.xing528.com)

（2）积分环节 又称I调节。由于P调节是有差调节，而这是许多控制系统中不允许的，因而引入积分环节。积分调节属于无差调节，适用于有自平衡性的系统。其优点是系统的抗干扰能力增强，但稳定性不如比例调节好。具有积分环节的调节器，如果设定值与被调量之间一直存在偏差，则积分作用就会一直持续。持续的积分作用导致出现积分饱和现象，即尽管输出不断增加，但是执行器已经到达饱和。增大积分作用可以减小系统静差，增加超调量，不利于系统稳定；减小积分作用，可以实现平缓的过渡控制，但容易出现静差。

（3）微分环节 又称D调节。被调节量的变化速度可以反映当前控制的一种趋势，微分调节根据变化趋势进行调节，因而具有一定的预见性。当被控对象未出现较大偏差时，就开始进行调节控制。微分调节的特性是：增大微分作用会减小超调量，有利于系统快速稳定，但会增加系统的调节时间；减小微分作用会增加超调量，不利于系统快速稳定，但抗干扰能力增强。一般对于有大惯性环节或大滞后环节的控制对象，微分调节可以发挥其优点，改善它们的动静态性能。