PID调节原理
PID算法原理及调整规律
PID算法原理及调整规律1.P（比例）：根据偏差大小调整输出量。
该项主要反映了响应速度和稳定性，比例常数Kp越大，则响应越快，但也可能导致系统的超调和不稳定性。
2.I（积分）：根据时间累积偏差，调整输出量。
通过积分项可以消除稳态误差，提高系统的精度，积分常数Ki越大，稳态误差越小，但也可能导致系统的超调和不稳定性。
3.D（微分）：根据偏差的变化率，调整输出量。
微分项可以提高系统的响应速度和稳定性，减小超调现象，微分常数Kd越大，响应越快，但也可能导致系统的超调和不稳定性。
1.首先，将积分项和微分项的常数Ki和Kd设为0，只调整比例项的常数Kp。
2.增大Kp的值，观察系统的响应速度和稳定性。
如果响应速度较慢，可以适当增大Kp，如果系统产生了超调和不稳定性，则需要适当减小Kp。
3.在调整Kp时，可以通过试探法先进行粗调，然后通过不断缩小范围进行细调，直至达到所需的响应速度和稳定性。
4.接下来，可以继续加入积分项，并适当调整Ki的值。
积分项主要用于消除稳态误差，在调整Ki的过程中，需要观察系统的稳态误差，如果稳态误差较大，则可以适当增大Ki的值，直至稳态误差达到可接受范围。
5.最后，可以加入微分项，并适当调整Kd的值。
微分项主要用于提高系统的稳定性和抑制超调现象，但一般不会单独使用，而是与比例项和积分项一起联合调整。
6.在调整Kd的过程中，需要注意不要过大的增加Kd的值，否则可能会导致系统的震荡和不稳定性。
综上所述，PID算法的调整需要综合考虑响应速度、稳态误差和超调等因素，通过逐步调整比例项、积分项和微分项，可以达到系统稳定控制的目标。
但需要注意的是，PID算法的调整也是经验性的，不同的系统可能需要不同的调整方法和参数设置，因此在实际应用中需要根据具体情况进行调整。
pid调节的原理
pid调节的原理PID调节的原理。
PID调节是一种常用的控制系统调节方法，它通过比例、积分和微分三个部分的组合来实现对系统的精确控制。
在工业生产和自动化控制领域，PID调节被广泛应用于温度、压力、流量等各种参数的控制。
本文将从PID调节的原理入手，介绍其工作原理和应用。
PID调节的原理可以简单概括为比例控制、积分控制和微分控制三个部分的组合。
比例控制是根据被控对象的偏差大小来调节输出量，偏差越大，输出量的调节越大。
积分控制是根据偏差的累积值来调节输出量，用于消除静差。
微分控制是根据偏差的变化率来调节输出量，用于抑制系统的震荡。
三者的组合可以有效地调节系统的稳定性和动态性能。
在PID调节中，比例控制起到了响应速度的作用，当偏差较大时，输出量的变化较快，能够快速调节系统的偏差。
积分控制则能够消除系统的静差，使系统更加稳定。
而微分控制则可以抑制系统的震荡，提高系统的动态性能。
三者相互配合，可以使系统在设定值附近快速、稳定地运行。
PID调节的原理可以通过数学模型来描述，其数学表达式为：\[ u(t) = K_p e(t) + K_i \int_{0}^{t} e(τ)dτ + K_d \frac{de(t)}{dt} \]其中，u(t)为输出量，e(t)为偏差，Kp、Ki和Kd分别为比例、积分和微分系数。
通过调节这三个系数，可以实现对系统的精确控制。
在实际应用中，PID调节可以通过调节比例系数来改变系统的响应速度，通过调节积分系数来消除系统的静差，通过调节微分系数来抑制系统的震荡。
在不同的系统中，这三个系数的取值会有所不同，需要根据系统的特性进行调试。
总的来说，PID调节通过比例、积分和微分三个部分的组合来实现对系统的精确控制。
比例控制、积分控制和微分控制分别起到了响应速度、消除静差和抑制震荡的作用。
这种调节方法在工业生产和自动化控制领域有着广泛的应用，能够提高系统的稳定性和动态性能。
通过本文的介绍，相信读者对PID调节的原理有了更深入的了解，希望能够在实际应用中加以运用，实现对系统的精确控制。
PID调节原理
PID控制的优点
①原理简单，使用方便； ②适应性强； ③鲁棒性强；
控制品质对被控对象特性的变化不大敏感。
④对模型依赖少。
比例调节的特点：
（1）比例调节的输出增量与输入增量呈一一 对应的比例关系，即：u = K e
40
50
0
60
0
20
40
60
80
100
120
Time (sec)
Time (sec)
积分调节， Ti的变化对控制效果的影响
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，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。
1 G K TIs (s+1) (2s+1)
Amplitude Amplitude
Step Response 12
Step Response 1.8
Ti=0.5
Ti=1
10
1.6
Ti=5
8
1.4
Ti=10
6
Ti=inf
1.2
4 1
2 0.8
0 0.6
-2
0.4 -4
0.2 -6
pid控制的工作原理
pid控制的工作原理
PID控制是一种经典的控制方法，它通过对系统的反馈信息进行处理，输出控制信号，从而实现对系统的自动调节。
其工作原理如下：
1. 比例控制：PID控制器首先根据当前的误差值（设定值与实际值之差）乘以比例系数Kp，得到比例控制量。
比例控制作用于增大或减小系统的输出，使得系统趋向于设定值。
2. 积分控制：PID控制器还引入了积分项，它根据误差累积值乘以积分系数Ki，得到积分控制量。
积分控制主要作用于消除系统的静差，通过积分作用使系统更快地达到设定值。
3. 微分控制：PID控制器最后引入了微分项，它根据误差变化率乘以微分系数Kd，得到微分控制量。
微分控制主要作用于抑制系统的震荡，并提高系统的响应速度。
PID控制器的输出信号等于以上三个控制量之和，即PID输出= 比例控制量 + 积分控制量 + 微分控制量。
通过调节比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd的数值，可以改变PID控制器的性能，以适应不同的系统需求。
PID控制器的原理是通过不断地调整控制量，使系统的反馈信号与设定值之间的误差最小化，从而达到对系统的精确控制。
它能够快速、准确地稳定系统的输出，并且具有简单、易于实现的特点，因此广泛应用于工业控制、汽车控制、机器人控制等领域。
PID调节方法
PID调节方法PID调节是一种广泛应用于工业过程控制的方法，通过测量控制系统的输出与期望值之间的误差，并根据误差的大小来调整控制系统的输入，以使输出与期望值尽可能一致。
PID调节的主要目标是快速、准确地调整系统的响应速度、稳定性和稳态精度。
下面将详细介绍PID调节的原理、调参方法和一些常见的应用。
1.PID调节的原理\[Output = K_p \cdot Error + K_i \cdot \int{Error}\ dt + K_d \cdot \dfrac{d(Error)}{dt}\]其中，\(K_p\)、\(K_i\)和\(K_d\)分别是比例、积分和微分参数。
比例项（P）通过根据误差的大小来调整输出，具有快速的响应速度和较小的超调。
积分项（I）通过累积误差来减小稳态误差，具有消除静差的作用。
微分项（D）通过对误差变化率的控制，可以避免输出的过度波动。
通过调整三个参数的大小和比例，可以在控制系统中实现适当的响应速度、稳定性和稳态精度。
2.PID调节的调参方法调参是PID调节的关键步骤，合适的参数设置可以使系统达到最佳的控制效果。
常见的PID调参方法有经验法、试验法和优化算法。
（1）经验法：根据经验公式设置PID参数。
这种方法基于经验，适用于一些简单的控制系统。
常见的经验法有经验公式法、手动调参法和Ziegler-Nichols法。
其中，经验公式法是根据控制对象的性质和要求选择合适的参数；手动调参法是通过观察系统响应和对参数的手动调整来获得合适的参数；Ziegler-Nichols法是一种经验调参法，通过对系统进行临界增益试验来确定PID参数。
（2）试验法：基于试验和观察系统响应的方法。
通过改变PID参数的值，观察系统的响应和性能指标，如超调量、调整时间和稳态误差等，来判断参数的合适性。
这种方法需要多次试验调整，比较耗时。
（3）优化算法：使用数学方法和计算机算法来最佳的PID参数。
常见的优化算法有基于遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等。
pid调节器工作原理
pid调节器工作原理
PID调节器（Proportional-Integral-Derivative Controller）是一
种常用的控制器，其原理是通过对被控对象的测量值与目标值之间的差异进行比较，并根据比较结果进行相应的控制调整。
PID调节器通过计算出一个综合的控制信号，使得被控对象的
输出能够迅速、准确地接近目标值。
PID调节器的工作原理基于三个核心控制算法：比例控制、积
分控制和微分控制。
1. 比例控制（Proportional Control）：根据被控对象的测量值
与目标值之间的差异，计算出一个与偏差成正比的控制信号。
比例控制能够实现快速的响应，但同时可能会引起超调和振荡。
2. 积分控制（Integral Control）：通过对偏差的累积进行积分
运算，计算出一个与偏差累积值成正比的控制信号。
积分控制能够消除静差（steady-state error），提高系统的稳定性和精确度。
然而，过强的积分作用可能导致超调和不稳定。
3. 微分控制（Derivative Control）：根据偏差的变化率，计算
出一个与变化率成正比的控制信号。
微分控制可以提供控制系统对偏差的预测能力，从而改善系统的响应速度和稳定性。
然而，微分控制对高频噪声敏感，可能引入噪声放大和振荡。
PID调节器通过将上述三个控制算法按照不同的比例进行组合，得到一个综合的控制信号，用于控制被控对象。
在实际应用中，
可以通过调节比例、积分和微分的参数来优化PID调节器的性能，以满足具体的控制需求。
pid调节器工作原理
pid调节器工作原理
PID调节器是一种常用的控制器，用于自动调节系统的输出以
使其接近设定值。
它的工作原理主要包括三个部分：比例、积分和微分。
首先，比例部分根据当前的测量值与设定值之间的差距，计算出一个比例调节量。
比例调节量与差距成正比，即差距越大，比例调节量越大。
这样可以快速地减小差距，但由于比例关系较简单，会使得系统出现超调现象。
接着，积分部分根据过去一段时间内的差距积累计算出一个积分调节量。
积分调节量与差距的积分成正比，即差距积分越大，积分调节量越大。
通过积分部分的作用，可以消除系统的稳态误差，但积分时间过长会导致系统响应速度变慢。
最后，微分部分根据当前的差距变化率计算出一个微分调节量。
微分调节量与差距的微分成正比，即差距变化越快，微分调节量越大。
微分部分可以提高系统的稳定性和响应速度，但过大的微分调节量会引入噪声和振荡。
将比例、积分和微分的调节量相加，即可得到最终的输出信号，用于控制系统的执行器，使系统的输出接近设定值。
PID调节
器根据实际需要，通过调整三个调节参数的数值大小，可以实现不同的控制效果。
总之，PID调节器通过比例、积分和微分三个部分的配合作用，
根据系统的实际情况动态调整输出信号，以实现系统的自动调节和控制。
pid调节原理
pid调节原理
PID调节原理是一种常用的反馈控制方法，用于调节系统的输出值以使其尽可能接近设定值。
PID分别代表比例、积分和微分，指的是通过对系统的当前误差进行计算，调整控制器的输出值。
比例控制项（P）根据当前误差的大小，直接乘以比例增益，并将结果添加到控制器的输出值上。
比例增益决定了系统对误差的敏感程度，较大的比例增益会产生较大的纠正作用，但可能引起系统的振荡。
积分控制项（I）将误差累积起来并乘以积分增益。
积分控制项的作用是消除静差，即持续的小误差会被积分控制项逐渐累积并产生较大的纠正作用。
然而，过大的积分增益可能导致系统的超调和不稳定。
微分控制项（D）根据误差变化的速率乘以微分增益，并将结果添加到控制器的输出值上。
微分控制项的作用是抑制系统的过冲和振荡，对快速变化的误差有较强的响应。
但是，过大的微分增益可能导致系统对噪声和扰动过度敏感。
通过合适地调节比例、积分和微分增益，可以使系统的响应快速、稳定，并尽量减小误差。
具体的参数调节方法可以通过经验、试验或者自动调参算法来确定。
PID调节概念及基本原理
PID调节概念及基本原理PID调节是一种常用的闭环控制算法，用于实现对控制对象的稳定控制和精确调节。
PID是Proportional-Integral-Derivative的缩写，即比例积分微分控制。
PID调节的基本原理是根据反馈信号与设定值之间的误差，以及误差的变化率进行计算，最终得到控制信号，使系统的输出与设定值之间的误差减小到最小，并保持稳定。
在PID调节中，比例控制的作用是根据反馈信号与设定值之间的差距来生成控制信号。
比例增益可以控制系统的响应速度，比例控制会根据误差大小放大或缩小输出信号，使系统更快地接近设定值。
然而，仅仅使用比例控制可能会导致系统产生超调或振荡。
为了消除超调和振荡，积分控制被引入。
积分控制通过对误差的累积进行补偿，使系统在长时间的运行中与设定值更为接近。
积分增益可以根据误差的累积程度来调整。
在实际应用中，往往只使用比例和积分控制还不够，这是因为比例控制对于系统的响应速度有明显的影响，积分控制对于消除稳态误差有很好的效果，但过分强调积分控制会导致系统的反应过慢。
为了进一步提高控制系统的性能，导数控制被引入。
导数控制根据误差的变化率来生成控制信号，它可以对系统的短期响应速度进行调整。
通过根据误差变化率来调整输出信号，导数控制可以使系统对于快速变化的设定值更为敏感。
然而，导数控制对于测量误差的噪声十分敏感，因此很少单独使用。
PID调节通过比例、积分和导数控制的相互作用来实现对控制系统的精确调节和稳定控制。
比例控制负责快速响应设定值的变化，积分控制消除稳态误差，导数控制提高系统对于快速变化的响应速度。
PID调节的输出信号可以表示为：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫ e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，u(t)为输出信号，Kp、Ki、Kd分别为比例、积分和导数增益，e(t)为误差，de(t)/dt为误差的变化率。
PID控制器的参数调整是一个重要的过程，合适的参数可以使系统响应速度快、稳定性好，而参数不当则可能导致系统不稳定或者反应缓慢。
PID算法原理及调整规律
PID算法原理及调整规律一、PID算法简介在智能车竞赛中，要想让智能车根据赛道的不断变化灵活的行进，PID算法的采用很有意义。
首先必须明确PID算法是基于反馈的。
一般情况下，这个反馈就是速度传感器返回给单片机当前电机的转速。
简单的说，就是用这个反馈跟预设值进行比较，如果转速偏大，就减小电机两端的电压；相反，则增加电机两端的电压。
顾名思义，P指是比例（Proportion），I指是积分（Integral），D指微分（Differential）。
在电机调速系统中，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。
要想搞懂PID算法的原理，首先必须先明白P,I,D各自的含义及控制规律：比例P：比例项部分其实就是对预设值和反馈值差值的发大倍数。
举个例子，假如原来电机两端的电压为U0，比例P为0.2，输入值是800，而反馈值是1000，那么输出到电机两端的电压应变为U0+0.2*（800-1000）。
从而达到了调节速度的目的。
显然比例P越大时，电机转速回归到输入值的速度将更快，及调节灵敏度就越高。
从而，加大P值，可以减少从非稳态到稳态的时间。
但是同时也可能造成电机转速在预设值附近振荡的情形，所以又引入积分I解决此问题。
积分I：顾名思义，积分项部分其实就是对预设值和反馈值之间的差值在时间上进行累加。
当差值不是很大时，为了不引起振荡。
可以先让电机按原转速继续运行。
当时要将这个差值用积分项累加。
当这个和累加到一定值时，再一次性进行处理。
从而避免了振荡现象的发生。
可见，积分项的调节存在明显的滞后。
而且I值越大，滞后效果越明显。
微分D：微分项部分其实就是求电机转速的变化率。
也就是前后两次差值的差而已。
也就是说，微分项是根据差值变化的速率，提前给出一个相应的调节动作。
可见微分项的调节是超前的。
并且D值越大，超前作用越明显。
可以在一定程度上缓冲振荡。
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。
pid的工作原理
pid的工作原理
PID（比例-积分-微分）是一种常用的控制器，用于实现反馈控制系统。
它的工作原理如下：
1. 比例（Proportional）控制：根据偏差大小进行控制。
PID 控制器根据被控对象的测量值与设定值之间的差异，计算出一个比例增益系数，并将其乘以偏差，得到一个输出信号。
该输出信号与偏差成正比，用于调节被控对象。
2. 积分（Integral）控制：用于消除静态误差。
PID控制器根据被控对象的偏差历史累计值，计算出一个积分增益系数，并将其乘以偏差的累计值，得到一个输出信号。
该输出信号用于消除长期存在的偏差，使系统更加稳定。
3. 微分（Derivative）控制：用于抑制系统的快速变化。
PID 控制器根据被控对象的偏差变化率，计算出一个微分增益系数，并将其乘以偏差的变化率，得到一个输出信号。
该输出信号用于抑制系统快速变化，提高系统响应的平稳性。
PID控制器根据比例、积分和微分三个部分的输出信号综合计算出最终的控制信号，将其送入被控对象。
通过不断调节输出信号，使被控对象的输出值逐渐接近设定值，实现了对系统的稳定控制。
需要注意的是，PID控制器的参数设置对控制效果至关重要，需要根据具体的被控对象和控制需求进行调整和优化。
PID调节概念及基本原理
PID调节概念及基本原理PID调节是一种常用的自动控制算法，它可以对系统进行精确的控制，使系统输出能够准确地达到期望值。
PID是Proportional-Integral-Derivative的缩写，分别代表了比例、积分和微分三个部分。
PID调节的基本原理是根据系统的误差信号来调整控制器的输出信号，以达到使系统输出与期望值接近的目的。
具体来说，PID控制器通过比较系统输出与期望值之间的差别，计算出一个调节量，然后将这个调节量与系统输出进行相加，并作为系统的控制信号输出。
其中，比例部分的作用是根据误差信号的大小来调整输出信号的大小。
比例控制器的输出量与误差信号成正比，误差越大，输出量也就越大。
积分部分的作用是根据误差信号的时间积累来调整输出信号的大小。
积分控制器的输出量与误差信号的积分值成正比，即输出量与误差信号的累计值成正比。
积分控制器可以消除系统的静差，即系统输出不再偏离期望值。
微分部分的作用是根据误差信号的变化率来调整输出信号的大小。
微分控制器的输出量与误差信号的导数成正比，即输出量与误差信号的变化率成正比。
微分控制器可以预测系统输出的变化趋势，使得控制器能够更快地对系统进行调节。
PID调节将这三个部分的输出信号相加得到最终的控制信号，从而实现对系统的精确调节。
具体的调节过程如下：首先，根据系统输出与期望值的差别计算出误差信号；然后，分别对误差信号进行比例、积分和微分的调节，得到三个部分的输出量；最后，将三个部分的输出量相加得到最终的控制信号，输出给系统进行控制。
在PID调节中，三个部分的参数是需要根据具体系统的特性和要求进行调整的。
比例参数Kp决定了比例控制的强度，过大或过小都会导致系统的不稳定。
积分参数Ki用于调节系统的静差，过大或过小都会导致系统的振荡。
微分参数Kd用于调节系统的动态性能，过大或过小都会导致系统的超调或响应时间过长。
总结起来，PID调节是一种基于误差信号的自动控制算法，通过比例、积分和微分三个部分的调节，使系统的输出与期望值接近。
PID控制原理与调整方法
PID控制原理与调整方法1. 比例控制（Proportional control，P）：比例控制根据实际值与设定值之间的偏差来调整输出信号。
当偏差增大时，输出信号也增大，从而加速系统的响应。
2. 积分控制（Integral control，I）：积分控制通过积分实际值与设定值之间的偏差来调整输出信号。
积分控制可以消除稳态误差，并提高系统的稳定性。
3. 微分控制（Derivative control，D）：微分控制通过对实际值与设定值之间的变化率进行微分来调整输出信号。
微分控制可以减少系统的震荡，并提高系统的响应速度。
1.初始调整：初始调整是指在系统初始运行时，根据经验或者试验来设置PID控制器的参数。
可以根据系统的响应速度和稳定性来逐步调整比例、积分和微分参数，使得系统达到最佳的控制效果。
2. Ziegler–Nichols调整方法：Ziegler–Nichols调整方法是一种经典的PID调整方法。
可以通过系统的阶跃响应曲线来确定控制器的参数。
根据曲线的形状，可以通过试验来确定比例、积分和微分参数的适当值。
3.优化方法：优化方法是根据系统的模型和目标函数来确定PID控制器的参数。
可以使用数学模型和优化算法来寻找最佳的参数组合，以使系统达到最佳的控制效果。
常用的优化算法包括遗传算法、粒子群优化算法等。
4.自适应控制：自适应控制是根据系统的动态特性和响应来自动调整PID控制器的参数。
可以根据系统的实时数据来自动调整比例、积分和微分参数，以适应系统的变化。
在实际应用中，PID控制常常需要根据具体的系统和要求来进行调整。
通过不断地试验和优化，可以找到最佳的PID参数组合，以实现系统的稳定控制和优化性能。
PID控制原理与调整方法
PID控制原理与调整方法1.比例控制（P控制）：比例控制是根据误差的大小来进行调整。
当误差大时，输出信号也会相应地增大，以加大控制作用力度；当误差小于设定值时，输出信号也会适当减小。
比例控制的目的是使输出与设定值之间的误差尽量减小。
2.积分控制（I控制）：积分控制是根据误差的累积量来进行调整。
当误差积累到一定程度时，输出信号会相应地增加或减小，以加速误差的消除过程。
积分控制的目的是缩小偏差，使系统达到更快的稳定状态。
3.微分控制（D控制）：微分控制是根据误差的变化率来进行调整。
当误差的变化率较大时，输出信号也会相应地调整，以实现更迅速的响应。
微分控制的目的是提高系统的稳定性和抗干扰能力。
根据实际控制需求，可以根据被控对象的性质和特点来调整PID控制参数。
以下是几种常用的PID参数调整方法：1.经验调参法：根据经验和实际控制经验，手动调整PID控制参数，逐渐找到使系统达到稳定且性能良好的参数组合。
这种方法简单直观，但需要丰富的实际经验和耐心。
2.理论分析法：根据被控对象的数学模型和系统性能指标的要求，通过理论分析方法来计算合适的PID参数。
这种方法需要深入理解被控对象的特性和控制原理，并具备一定的数学和控制理论基础。
3. 自整定方法：使用自整定算法来在线调整PID控制参数。
自整定方法有多种，如Ziegler-Nichols方法、Chien-Hrones-Reswick方法等。
这些方法均基于试控制行为和系统频率响应参数的分析计算，通过不断试控过程的反馈信息来调整PID参数。
4.优化算法：使用优化算法来寻找最佳的PID参数组合。
优化算法包括遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等。
这些算法通过不断迭代运算来参数空间中的最优解，以实现系统稳定性和性能的最佳平衡。
需要注意的是，PID参数的调整是一个较为复杂的过程，需要在实际应用中不断试验和调整，根据实际情况进行优化。
此外，不同的被控对象和控制要求可能需要不同的PID参数组合，因此在实际应用中需要灵活调整和适当的参数修正。
pid调节原理
pid调节原理
PID调节原理是一种常用的控制策略，它以反馈控制为基础，
通过调整系统的输出来使得系统的反馈信号与设定值之间的差异最小化。
PID调节器根据系统当前的误差（偏差）信号分别
计算出比例、积分和微分的作用量，并把它们加权叠加起来得到最后的控制量。
比例（P）作用是根据误差信号的大小来进行比例放大，将误
差乘以一个比例增益系数Kp得到一个与误差成正比的控制量，该控制量越大，系统的响应越快。
但是纯比例控制对于补偿系统的稳定性和静态误差校正有一定的限制。
积分（I）作用是对误差信号的积分进行放大，该作用量可以
消除系统的静态误差。
积分控制器通过累加误差信号的面积得到一个与误差信号积分值成正比的控制量，该控制量改变系统的偏差，使得系统最终趋于稳定。
微分（D）作用是对误差信号的变化率进行放大，该作用量可
以改善系统的动态响应特性。
微分控制器通过对误差信号的微分值进行放大，得到一个与误差变化率成正比的控制量，该控制量与系统的响应速度成反比。
对于PID控制器来说，比例、积分和微分三个作用量的选择
及其权重的确定是一个重要的问题。
一般来说，比例作用对于系统的响应速度和稳定性有较大的影响；积分作用可以消除系统的稳态误差，但是也容易引起系统的超调和震荡；微分作用可以提高系统的响应速度和稳定性，但是对于噪声和干扰信号
较为敏感。
PID调节器通过权衡比例、积分和微分三个作用量的作用，可
以实现系统的快速响应、准确控制和良好的稳定性。
在现代工业自动化控制系统中，PID调节器被广泛应用于各种控制环节，提高了系统的控制精度和稳定性。
pid调整原理
pid调整原理
---------------------------------------------------------------------- PID（比例-积分-微分）控制器是一种常用的自动控制算法，用于调节系统的输出以使其接近所期望的设定值。
它基于三个调节参数：比例增益（P），积分时间（I）和微分时间（D）。
下面是PID调整原理的基本概述：
1、比例控制（P）：比例控制是根据误差的大小对输出进行调节。
误差是指实际值与设定值之间的差异。
比例增益参数Kp决定了输出变化率与误差之间的关系。
较大的Kp会导致更快的响应，但可能会引起超调或振荡。
2、积分控制（I）：积分控制根据累积误差的大小来调节输出。
积分时间参数Ki决定了如何考虑过去的误差。
积分作用可以消除持续存在的小误差，并提高系统的稳态精度。
然而，过大的Ki可能导致系统过度响应或不稳定。
3、微分控制（D）：微分控制根据误差变化速率的大小来调节输出。
微分时间参数Kd决定了如何考虑误差的变化率。
微分作用可以抑制系统的超调和振荡，并提高系统的稳定性。
但是，过大的Kd可能导致控制器对噪声和测量误差过于敏感。
PID调整的目标是找到适当的比例、积分和微分参数，以实现系统的快速响应、准确跟踪设定值并保持稳定。
这通常通过试错法进行，包括手动调整或自动调整算法（如Ziegler-Nichols方法）来确定合适的参数。
需要注意的是，不同的应用和系统可能需要不同的PID调整策略和参数选择。
因此，PID调整往往需要根据实际情况进行细化和优化，以达到最佳的控制效果。
什么是PID调节及PID调节的基本原理
什么是PID调节及PID调节的基本原理PID代表Proportional-Integral-Derivative,即：比例积分微分，指的是一项流行的线性控制策略。
在PID控制器中，错误信号（受控系统期望的温度与实际温度之间的差值）在加到温度控制电源驱动之前先分别以三种方式（比例、积分和微分）被放大。
比例增益向错误信号提供瞬时响应。
积分增益求出错误信号的积分，并将错误减低到接近零的水平。
积分增益还有助于过滤掉实测温度信号中的噪音。
微分增益使驱动依赖于实测温度的变化率，正确运用微分增益能缩短响应定位点改变或改变其它干扰所需的稳定时间。
然而，在许多情况下，比例积分（PI：Proportional-Integral，没有微分增益）控制策略也可以产生满足要求的结果，而且通常要比完全的PID控制器更容易调整到稳定的运行状态，并获得符合要求的稳定时间。
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。
pid 原理
pid 原理
PID是比例、积分、微分（Proportional, Integral, Derivative）的缩写，是一种常用的控制算法，用于调节和维持系统的稳定性。
它的原理基于系统的误差，通过调整控制器的输出来减小误差，使得系统的输出能够接近期望值。
PID控制器由三个部分组成，分别是比例控制器（P），积分控制器（I）和微分控制器（D）。
比例控制器根据当前误差大小来生成控制器输出。
它通过将误差乘以一个比例常数（也称为增益），来产生输出。
比例控制器的作用是减小误差，但它不能消除所有误差，因为它只依赖于当前误差。
积分控制器根据误差积分的累计值来产生控制器输出。
它的作用是消除稳态误差，也就是系统输出与期望值之间的偏差。
积分控制器能够对长期存在的误差进行补偿。
微分控制器根据误差的变化率来调节控制器输出。
它的作用是预测误差的变化趋势，通过减小误差的变化率来提高系统的稳定性。
微分控制器可以快速响应系统的变化，并减小系统的超调量。
PID控制器将上述三个部分的输出通过求和得到最终的控制器输出。
这个输出被用于调节系统的操作量，例如阀门的开度或电机的转速，以使系统接近期望值。
PID控制器的原理基于系统的反馈机制，通过持续地测量系统的输出和与期望值之间的误差来进行调整。
这种反馈机制使得PID可以适应不同的系统，并具有较强的鲁棒性。
总结起来，PID控制器通过比例、积分和微分三个部分的组合来实现对系统的控制，使系统输出接近期望值，并能够适应不同的系统特性。
它是一种常用的控制算法，在工业、自动化和机器人等领域得到广泛应用。
PID调节原理
PID调节原理如下：一个自动控制系统要能很好地完成任务，首先必须工作稳定，同时还必须满足调节过程的质量指标要求。
即：系统的响应快慢、稳定性、最大偏差等。
很明显，自动控制系统总希望在稳定工作状态下，具有较高的控制质量，我们希望持续时间短、超调量小、摆动次数少。
为了保证系统的精度，就要求系统有很高的放大系数，然而放大系数一高，又会造成系统不稳定，甚至系统产生振荡。
反之，只考虑调节过程的稳定性，又无法满足精度要求。
因此，调节过程中，系统稳定性与精度之间产生了矛盾。
如何解决这个矛盾，可以根据控制系统设计要求和实际情况，在控制系统中插入“校正网络”，矛盾就可以得到较好解决。
这种“校正网络”，有很多方法完成，其中就有PID方法。
简单的讲，PID“校正网络”是由比例积分PI和比例微分PD"元件组"成的。
为了说明问题，这里简单介绍一下比例积分PI和比例微分PD。
微分：从电学原理我们知道，见图2，当脉冲信号通过RC电路时，电容两端电压不能突变，电流超前电压90°，输入电压通过电阻R向电容充电，电流在t1时刻瞬间达到最大值，电阻两端电压Usc此刻也达到最大值。
随着电容两端电压不断升高，充电电流逐渐减小，电阻两端电压Usc也逐渐降低，最后为0，形成一个锯齿波电压。
这种电路称为微分电路，由于它对阶跃输入信号前沿“反应”激烈，其性质有加速作用。
积分：我们再来看图3，脉冲信号出现时，通过电阻R向电容充电，电容两端电压不能突变，电流在t1时刻瞬间达到最大值，电阻两端电压此刻也达到最大值。
电容两端电压Usc随着时间t不断升高，充电电流逐渐减小，最后为0，电容两端电压Usc也达到最大值，形成一个对数曲线。
这种电路称为积分电路，由于它对阶跃输入信号前沿“反应”迟缓，其性质是“阻尼”缓冲作用。
插入校正网络的情况现在我们首先讨论自动控制系统引入比例积分PI的情况，见图4。
曲线PI（1）对阶跃信号的响应特性曲线，当t=0时，PI的输出电压很小，（由比例系数决定）当t>0时，输出电压按积分特性线性上升，系统放大系数Ue 线性增大。
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调节阀的动作幅度小， 调节阀的动作幅度小 ， 变化平 甚至无超调，但余差大， 稳 ， 甚至无超调 ， 但余差大 ， 调节时间也很长
b)δ减小
调节阀动作幅度加大， 调节阀动作幅度加大 ， 被调量 来回波动， 来回波动，余差减小
c)δ进一步减小
被调量振荡加剧
d)δ为临界值
系统处于临界稳定状态
e)δ小于临界值
控制品质对被控对象特性的变化不大敏感。 控制品质对被控对象特性的变化不大敏感。
对模型依赖少。 ④对模型依赖少。
7
4 PID调节原理 PID调节原理 4.2 比例调节（P调节） 比例调节（ 调节）
4.2.1 比例调节的动作规律，比例带 比例调节的动作规律，
调节中，调节器的输出信号u 成比例， 在P调节中，调节器的输出信号u与偏差信号e成比例， 即， u = Kp e 式中Kp称为比例增益 （4.3）
偏差信号范围， 式中 emax – emin -----偏差信号范围，即仪表量程 umax – umin -----调节器输出信号范围，即控制器输出的工作范围 调节器输出信号范围，
(4.5)
10
4 PID调节原理 PID调节原理
δ具有重要的物理意义
u代表调节阀开度的变化量， δ 就代表使调节阀开度改变 代表调节阀开度的变化量， 代表调节阀开度的变化量 100% 即从全关到全开时所需要的被调量的变化范围。 100% 即从全关到全开时所需要的被调量的变化范围。 例如，若测量仪表的量程为100℃则δ＝50% 就表示被 例如， 若测量仪表的量程为100℃ 50% 100 调量需要改变50℃才能使调节阀从全关到全开。 调量需要改变50℃才能使调节阀从全关到全开。 50 当被调量处在“比例带” 当被调量处在“比例带”
2
4 PID调节原理 PID调节原理 4.1 PID控制概述 PID控制概述
PID 控制是比例积分微分控制
（Proportional-Integral-Differential） ）
历史最久、 历史最久、生命力最强的控制方式
3
4 PID调节原理 PID调节原理 反馈控制
——根据误差进行的控制 根据误差进行的控制
K G K= (s+1)(2s-1)
K=2 K=0.2
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4 PID调节原理 PID调节原理
积分调节的滞后性
它的滞后特性使其难以对干扰进行及时控制， 它的滞后特性使其难以对干扰进行及时控制 ， 所 以一般在工业中，很少单独使用I调节， 以一般在工业中，很少单独使用I调节，而基本采 PI调节代替纯 调节。 调节代替纯I 用PI调节代替纯I调节。
du = S0e dt
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4 PID调节原理 PID调节原理
4.3.2 积分调节的特点，无差调节 积分调节的特点，
积分调节的特点是无差调节 积分调节的特点是无差调节
u = S 0 ∫ edt
0 t
只要偏差不为零，控制输出就不为零， 只要偏差不为零，控制输出就不为零，它就 要动作到把被调量的静差完全消除为止 而一旦被调量偏差e为零 ， 而一旦被调量偏差 为零， 积分调节器的输 为零 出就会保持不变。 出就会保持不变。 调节器的输出可以停在任何数值上, 调节器的输出可以停在任何数值上,即:
余差的大小与调节器的放大系数K或比例带δ 余差的大小与调节器的放大系数K或比例带 有关
放大系数越小，即比例带越大，余差就越大； 放大系数越小，即比例带越大，余差就越大； 放大系数越大，即比例带越小， 放大系数越大，即比例带越小，比例调节作用 越强，余差就越小。 越强，余差就越小。
15
4 PID调节原理 PID调节原理 4.2.3 比例带对于调节过程的影响
du = S 0e dt u = S (4.9)
0
∫
t 0
edt
(4.10)
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4 PID调节原理 PID调节原理 积分调节的阶跃响应
• I调节器的输出不仅与偏差信号 的大小有关， 的大小有关 ， 还与偏差存在的 时间长短有关。 时间长短有关。 • 只要偏差存在 ， 调节器的输出 只要偏差存在， 就会不断变化， 就会不断变化 ， 直到偏差为零 调节器的输出才稳定下来不再 变化。 变化。 • 所以 积分调节作用能自动消除 所以积分调节作用能自动消除 余差。 余差。 • 注意 I 调节的输出不像 P 调节那 注意I 调节的输出不像P 样随偏差为零而变到零。 样随偏差为零而变到零。
1 e δ = × 100% = × 100% u KP (4.6)
此时比例带（比例度） 与比例增益成反比， 此时比例带（比例度）δ与比例增益成反比，比 例带小，则较小的偏差就能激励调节器产生100% 例带小，则较小的偏差就能激励调节器产生100% 的开度变化，相应的比例增益就大。 的开度变化，相应的比例增益就大。
以内调节阀的开度(变化)才与偏差成比例。 以内调节阀的开度(变化)才与偏差成比例。
超出这个“比例带” 超出这个“比例带”以外
调节阀已处于全关或全开的状态， 调节阀已处于全关或全开的状态，调节器的输入与输出已不再保 持比例关系。 持比例关系。
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4 PID调节原理 PID调节原理
如果采用单元组合仪表， 如果采用单元组合仪表，调节器的输入和输出都 是统一的标准信号，即 emax − emin = umax − umin ，则有 是统一的标准信号，
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u = S 0 ∫ edt
0
t
4 PID调节原理 PID调节原理
图示的自力式气压调节阀就是一个简单的积分调 节器： 节器：
管道压力P是被调量，它通过针形阀R 管道压力P是被调量，它通过针形阀R与调节阀膜头的 上部空腔相通，而膜头的下部空腔则与大气相通。 上部空腔相通，而膜头的下部空腔则与大气相通。 改变针形阀的开度 可改变积分速度S 可改变积分速度S0
相反，若对象的放大系数较大， 相反，若对象的放大系数较大，时间常数较 小，滞后时间较大
则比例带可选大一些，以提高系统的稳定性。 则比例带可选大一些，以提高系统的稳定性。
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4 PID调节原理 PID调节原理 比例带的选取，一般情况下， 比例带的选取，一般情况下，比例带的 范围大致如下： 范围大致如下：
给定（目标） 给定（目标）
输出（控制结果） 输出（控制结果）
4
4 PID调节原理 PID调节原理 反馈控制
PID
目标 误差 控制器 执行器 被控对象 输出
+
-
测量/变送器 测量 变送器 广义对象
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4 PID调节原理 PID调节原理 常规PID控制系统的原理 常规PID控制系统的原理 PID
输入： 输入：控制偏差e ( t ) = r ( t ) - y ( t ) 输出：偏差的比例(P) 积分(I)和微分(D) (P)、 (I)和微分(D)的线性组合 输出：偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)的线性组合
∆u b KP = = e a
• 该比例调节器是有余差的！ 该比例调节器是有余差的！ • 余差的大小与比例增益有关，Kp大，余差小。 余差的大小与比例增益有关， 大 余差小。
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4 PID调节原理 PID调节原理 余差（或静差）是指： 余差（或静差）是指：
被调参数的新的稳定值与给定值不相等而形成 的差值。 的差值。
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4 PID调节原理 PID调节原理 4.3.3 积分速度对于调节过程的影响
采用积分调节时， 采用积分调节时，控制系统的开环增益与积分 速度S 成正比。 速度S0成正比。 增大积分速度降低系统的稳定程度。 增大积分速度降低系统的稳定程度。
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4 PID调节原理 PID调节原理
积分速度（积分常数） 积分速度（积分常数）的大小对调节过程影响： 增大积分速度
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4 PID调节原理 PID调节原理 比例带的一般选择原则： 比例带的一般选择原则：
若对象较稳定（对象的静态放大系数较小， 若对象较稳定（对象的静态放大系数较小， 时间常数不太大，滞后较小） 时间常数不太大，滞后较小）
则比例带可选小些，这样可以提高系统的灵敏度， 则比例带可选小些，这样可以提高系统的灵敏度， 使反应速度加快一些； 使反应速度加快一些；
压力调节： 压力调节： 流量调节： 流量调节： 液位调节： 液位调节： 温度调节： 温度调节： 30~70% 40~100% 20~80% 20~60%
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4 PID调节原理 PID调节原理 4.3 积分调节（I调节) 4.3 积分调节（ 调节)
4.3.1 积分调节动作规律 调节器的输出信号的变化速度du/dt与偏差信号 与偏差信号 调节器的输出信号的变化速度 e成正比 ， 或者说调节器的输出与偏差信号的 成正比， 成正比 积分成正比， 积分成正比，即：
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4 PID调节原理 PID调节原理 P调节的阶跃响应
• P调节对偏差信号能做出及时 反应，没有丝毫的滞后。 反应，没有丝毫的滞后。
0 u0+Kpe u0
u = Kp e
• 输出u实际上是对其起始值的 输出u 增量。因此，当偏差e为零， 增量。因此，当偏差e为零， 因而u 因而u＝0时，并不意味着调节 器没有输出， 器没有输出，它只说明此时有 u=u0。 • u0的大小是可以通过调整调节 器的工作点加以改变的。 器的工作点加以改变的。
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4 PID调节原理 PID调节原理
4.2.2 比例调节的特点，有差调节 比例调节的特点， 比例调节的显著特点就是有差调节。 比例调节的显著特点就是有差调节。 有差调节
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4 PID调节原理 PID调节原理
• 这里的杠杆充当了比 这里的杠杆充当了比 例调节器： 例调节器：
是其输入； 液位变化e是其输入； 阀杆位移△u 是其输出； 阀杆位移△ 是其输出； 调节器的比例增益为： 调节器的比例增益为： 比例增益为