PID控制简介

自动控制是指在无人直接参与的情况下，利用控制装置操纵控制对象，使被控量等于给定值或给定信号的变化规律去变化的过程。在工程实际中，应用最广泛的调节器控制规律为比例（P，Proportion）、积分（I，Integral）、微分（D，Derivative）控制，简称PID控制或调节。PID控制器问世至今已有近80年的历史，它以结构简单、稳定性好、工作可靠、调节方便的特点成为工业控制的主要技术之一。

在自动控制中，当被控对象的结构和参数不能完全被掌握，或得不到精确的数字模型，控制理论的其他技术难以采用时，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。也就是说，当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取系统参数时，最适合采用PID控制技术。

在实际中也有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.比例控制

比例控制是一种最简单的控制方式，比例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。(www.xing528.com)

2.积分控制

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。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，即使误差很小，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.微分控制

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震荡甚至失稳。其原因是存在较大惯性组件（环节）或有滞后组件，它们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”，即在误差接近为零时，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，而且需要增加的是“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征。