一个传统的自动控制系统包括以下几个方面：控制器、传感器、传动机构、执行机构、输入输出接口、控制对象等。而PID控制由于其算法结构简单、工作可靠、稳定性好、调整方便而成为控制器的主要控制方式之一，也是实际工业控制过程中应用最广泛、最成功的控制方法。PID控制实际上是对偏差信号进行比例、积分、微分运算之后形成的一种控制规律，其基本控制结构如图4-2所示。
图4-2 PID控制基本结构
由PID控制基本结构图可见，PID的控制性能的好坏主要取决于Kp、Ki、Kd三个控制参数的选择。其中，Kp为比例环节参数，当Kp＞1时，开环增益加大，稳态误差减小，可以加快系统响应，但是随着Kp的增大，系统的稳定性变差；Ki为积分环节参数，加入积分控制可以增强系统的抗高频干扰能力，增加开环增益，减小稳态误差，但是纯积分环节会使相角滞后，故而不单独使用；Kd为微分控制参数，微分环节可以增大截止频率和相角裕度，减小调节时间和系统超调，提高系统快速性和平稳性，但其在增大截止频率的同时也放大了高频干扰，因此一般不单独使用。
由图4-2可以得到PID控制的一般控制算式：
取采样时间为Ts，则可将式（4-1）离散化(www.xing528.com)
此即为位置型PID控制。
由式（4-4）可得，第（n-1）次采样有：
两式相减，得增量型PID控制算式：
位置型PID控制算法需要对过去误差进行累加，计算量大，容易产生较大的累积误差，且输出为控制量的全部输出，误动作对系统的影响大；增量型PID控制算法得到的是控制增量，可以通过逻辑判断限制或者禁止本次输出，误动作影响小，计算量也较小，不易产生饱和积分，所以实际应用中增量型PID控制算法用得较多。本文所用PID算法即为增量型。
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