第十一章模拟量单元及PID算法
pid算法的原理和算法
pid算法的原理和算法一、pid算法简介1.概念与作用PID（Proportional-Integral-Derivative，比例-积分-微分）算法是一种广泛应用于工业控制、机器人控制和自动驾驶等领域的控制算法。
它通过计算偏差值与期望值之间的比例、积分和微分，对系统进行调节，使输出信号接近期望值。
2.发展历程PID算法起源于上世纪40年代，由美国工程师Nikola Tesla首次提出。
经过几十年的发展，PID算法已经成为了自动控制领域的基础技术，被广泛应用于各种控制系统中。
二、pid算法原理1.控制思想PID算法基于负反馈控制思想，通过不断调整系统的输入，使输出信号接近期望值。
它主要包括三个部分：比例控制、积分控制和微分控制。
2.数学模型PID算法的数学模型可以表示为：U(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，U(t)表示控制器的输出，Kp、Ki、Kd分别表示比例、积分、微分控制器的系数，e(t)表示系统偏差，t表示时间。
三、pid算法参数调节1.比例系数（Kp）比例系数Kp决定了控制器对偏差的响应速度。
增大Kp可以提高系统的响应速度，但过大的Kp可能导致系统振荡。
2.积分时间常数（Ti）积分时间常数Ti决定了积分控制的作用强度。
增大Ti可以减小系统的超调量，但过大的Ti可能导致系统响应变慢。
3.微分时间常数（Td）微分时间常数Td反映了系统对偏差变化的敏感程度。
增大Td可以提高系统的响应速度和稳定性，但过大的Td可能导致系统噪声放大。
四、pid算法应用领域1.工业控制PID算法在工业控制领域具有广泛应用，如温度控制、速度控制、压力控制等。
2.机器人控制PID算法在机器人控制中发挥着重要作用，如关节控制、姿态控制等。
3.自动驾驶PID算法在自动驾驶领域也有广泛应用，如车辆速度控制、转向控制等。
五、pid算法优化与改进1.模糊控制模糊控制结合了PID算法，通过模糊规则对参数进行实时调整，提高了系统的稳定性和响应速度。
PID算法的理解及实现
PID算法的理解及实现PID（Proportional-Integral-Derivative）是一种常见的控制算法，通常用于控制系统中的反馈环路。
它可以根据系统的实际输出与期望输出之间的误差，来调节控制器的输出，使系统的输出尽可能接近期望输出。
下面将详细介绍PID算法的理解及实现。
1.PID算法的原理PID算法由三部分组成：比例（Proportional）、积分（Integral）和微分（Derivative）。
这三个部分分别对应控制器的输出。
比例部分产生的输出与误差成正比，积分部分将误差的累积值加到输出中，微分部分则根据误差变化率的负反馈对输出进行补偿。
比例部分的输出计算公式为：P = Kp * error其中，Kp是比例增益，error是实际输出与期望输出之间的误差。
积分部分的输出计算公式为：I = Ki * ∫(error, dt)其中，Ki是积分增益，∫(error, dt)表示误差的积分。
微分部分的输出计算公式为：D = Kd * d(error)/dt其中，Kd是微分增益，d(error)/dt表示误差的变化率。
最终控制器的输出为PID=P+I+D。
2.PID算法的实现在实际应用中，PID算法的实现通常包括以下几个步骤：（1）设置PID参数：根据系统的特点和需求，设置合适的比例增益Kp、积分增益Ki和微分增益Kd。
（2）获取实际输出和期望输出：从传感器等设备中获取实际输出和期望输出的数值。
（3）计算误差：通过将实际输出与期望输出相减，得到误差值。
（4）计算PID输出：根据PID算法的原理，分别计算比例部分P、积分部分I和微分部分D。
（5）调整控制器的输出：将P、I和D的值相加，得到最终的PID输出。
（6）将PID输出发送给执行机构：控制器的输出通常会被送至执行机构，如电机、阀门等，以实现对系统的控制。
3.PID算法的特点（1）简单易实现：PID算法的原理和实现相对简单，只需要设置合适的参数和进行简单的数值计算即可。
pid算法的原理和算法
pid算法的原理和算法一、pid算法简介PID（Proportional-Integral-Derivative，比例-积分-微分）算法是一种广泛应用于工业控制领域的调节算法。
它通过计算系统误差与期望值的比值（比例控制）、误差积分和误差变化率（微分控制）来调节控制器的输出，从而使被控对象达到期望状态。
二、pid算法原理1.比例（P）控制：比例控制是根据系统误差与期望值的比值来调节控制器输出。
当误差较大时，比例控制输出较大，有利于快速消除误差；当误差较小时，比例控制输出较小，有利于提高系统的稳定性。
2.积分（I）控制：积分控制是根据系统误差的积分来调节控制器输出。
当误差持续存在时，积分控制输出逐渐增大，有助于消除误差。
但过大的积分控制会导致系统响应过慢，甚至产生振荡。
3.微分（D）控制：微分控制是根据系统误差的变化速度来调节控制器输出。
它能预测系统的变化趋势，从而减小超调量和调整时间，提高系统稳定性。
三、pid算法应用1.控制器设计：PID算法可以用于设计各类控制器，如PID控制器、模糊PID控制器、自适应PID控制器等。
2.参数调节：PID算法的三个参数（Kp、Ki、Kd）需要根据被控对象的特性进行调节。
合理的参数设置可以使系统在稳定性和响应速度之间达到平衡。
四、pid算法优化与改进1.抗积分饱和：当系统误差持续存在时，积分控制输出可能超过控制器最大输出，导致积分饱和。
通过引入抗积分饱和算法，可以限制积分控制的输出，提高系统稳定性。
2.抗积分粘滞：为避免积分控制输出在零附近震荡，可以采用抗积分粘滞算法，使积分控制输出在零附近呈现出非线性特性。
3.抗积分震荡：在积分控制中引入微分项，可以减小积分震荡，提高系统稳定性。
五、pid算法在实际工程中的应用案例PID算法在我国工业控制领域得到了广泛应用，如电力系统、温度控制系统、流量控制系统等。
通过合理设计PID控制器及其参数，可以实现对被控对象的稳定控制。
pid算法的原理和算法
pid算法的原理和算法摘要：I.引言- 简述pid 算法在控制领域的重要性II.pid 算法的定义和公式- 定义pid 算法- 公式说明III.pid 算法的原理- 比例控制- 积分控制- 微分控制IV.pid 算法的应用- 实际应用场景- 优点和局限性V.pid 算法的参数调整- 参数对控制效果的影响- 参数调整方法VI.总结- 总结pid 算法的原理和应用正文：I.引言在控制领域，pid 算法是最常用、最基础的算法之一。
它广泛应用于各种工业控制、机器人控制、航天航空等领域，对于提高系统的稳定性和精度起到了至关重要的作用。
本文将详细介绍pid 算法的原理和应用。
II.pid 算法的定义和公式pid 算法，即比例、积分、微分控制算法，是一种基于偏差信号的控制算法。
它的公式可以表示为：U(t) = K_p * e(t) + K_i * ∫e(t)dt + K_d * de(t)/dt其中，U(t) 为控制输出，e(t) 为偏差信号，K_p、K_i、K_d 为比例、积分、微分控制器的系数。
III.pid 算法的原理pid 算法通过比例、积分、微分三个环节对系统进行控制。
具体原理如下：1.比例控制：控制器的输出与偏差信号成正比，比例系数K_p 为比例增益。
比例控制可以迅速减小偏差，但很难完全消除。
2.积分控制：控制器的输出与偏差信号的积分成正比，积分时间常数K_i 为积分增益。
积分控制可以消除偏差，但可能会导致超调和震荡。
3.微分控制：控制器的输出与偏差信号的微分成正比，微分时间常数K_d 为微分增益。
微分控制可以预测偏差变化趋势，减小超调和震荡。
IV.pid 算法的应用pid 算法在各种领域都有广泛应用，如工业控制、机器人控制、航天航空等。
例如，在温度控制系统中，pid 算法可以实现对温度的高精度控制，提高产品的质量和生产效率。
V.pid 算法的参数调整pid 算法的控制效果受到参数的影响。
合适的参数可以提高控制效果，不合适的参数可能导致系统失稳或震荡。
(完整版)数字PID及其算法
数字PID 及其算法主要内容：1、PID 算法的原理及数字实现2、数字PID 调节中的几个实际问题3、几种发展的PID 算法4、PID 参数的整定方法一、概述几个概念：1、程序控制：使被控量按照预先规定的时间函数变化所作 的控制，被控量是时间的函数。
2、顺序控制：是指控制系统根据预先规定的控制要求，按 照各个输入信号的条件，使过程的各个执行机构自动地按预 先规定的顺序动作。
3、PID 控制：调节器的输出是输入的比例、积分、微分的 函数。
4、直接数字控制：根据采样定理，先把被控对象的数学模 型离散化，然后由计算机根据数学模型进行控制。
5、最优控制：是一种使控制过程处在某种最优状态的控制。
6、模糊控制：由于被控对象的不确定性，可采用模糊控制。
二、PID 算法的原理及数字实现PID 调节的实质：根据系统输入的偏差，按照PID 的函数 关系进行运算，其结果用以控制输出。
PID 调节的特点：PID 的函数中各项的物理意义清晰，调节灵活，便于程序化实现。
三、 PID 算法的原理及数字实现PID 调节器是一种线性调节器，他将设定值w 与实际值y 的偏差：按其比例、积分、微分通过线性组合构成控制量1、比例调节器：比例调节器的微分方程为：)(*y t e Kp =y 为调节器输出，Kp 为比例系数，e(t)为调节器输入偏差。
由上式可以看出比例调节的特点：调节器的输出与输入偏差成正比。
只要偏差出现，就能及时地产生与之成比例的调节作用，使被控量朝着减小偏差的方向变化，具有调节及时的特点。
但是，Kp 过大会导致动态品质变坏，甚至使系统不稳定。
比例调节器的阶跃响应特性曲线如下图yw e -=sd *K s Ki pK 对象 we + - + + + u y2、积分调节器：积分作用是指调节器的输出与输入偏差的积分成比例的作用，其作用是消除静差。
积分方程为：TI 是积分时间常数，它表示积分速度的大小，TI 越大，积分速度越慢，积分作用越弱。
PID控制算法介绍与实现
PID控制算法介绍与实现PID控制算法是一种经典的反馈控制算法，通过测量控制系统的误差值，调整控制器输出来实现目标控制。
PID是比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分的缩写，分别代表了系统的比例响应，积分响应和微分响应。
在PID算法中，比例控制（P）部分根据误差的大小反馈调整控制输出，使误差减小。
积分控制（I）部分根据误差的累积值反馈调整控制输出，用来消除系统的稳态误差。
微分控制（D）部分根据误差的变化率反馈调整控制输出，用来抑制系统的振荡和超调。
\[u(t) = K_p \cdot e(t) + K_i \cdot \int_0^t e(\tau) d\tau + K_d \cdot \frac{d}{dt} e(t)\]其中，\(u(t)\)表示控制输出，\(e(t)\)表示误差，\(K_p\)、\(K_i\)和\(K_d\)分别表示比例、积分和微分系数。
在实际应用中，这些系数需要通过试验或者调整来获得最佳的控制效果。
另一种实现方式是使用现代控制器或者PLC等设备来实现PID算法。
这些设备通常具有多个输入输出端口，能够直接与各种传感器和执行机构进行通信。
它们通常具有丰富的PID算法控制函数，并提供了可调参数和控制策略等高级功能。
在PID控制算法的实现中，需要注意一些常见的问题和技巧：1.PID参数调整：PID算法的效果好坏与调整参数密切相关。
传统的调参方法是通过试验和经验来调整参数，但这种方法耗时且不精确。
现代的方法可以通过自适应控制和优化算法等来自动调整PID参数，以达到最佳效果。
2.非线性系统：PID算法最初设计用于线性系统，对于非线性系统可能会产生较大的误差。
针对非线性系统，可以使用先进的控制算法如模糊控制和自适应控制来改进PID算法的性能。
3.鲁棒性设计：PID算法对参数变化和扰动敏感。
在实际控制中，往往存在参数变化和扰动的情况，需要通过鲁棒性设计来抵抗这些干扰，保证系统的稳定性和控制性能。
第十一章S7200模拟量单元及PID指令精品PPT课件
0.8
0.4
0.2
若所有输入设置成相同的模拟量输入范围和格式，则可 通过开关1到开关6设置单/双极性、增益和衰减。
(3) 输入接口带有模拟量输入滤波器，用以提高模拟量输入精度。
(4) 可对模拟量输入接口进行校准和配置位置。 (5) 数据采集速度高，模块可将模拟量信号在内转换为相应的数 字量信号。
性能
SW1 ON OFF ON OFF ON ON OFF
SW2 OFF ON OFF ON OFF OFF ON
单极性 SW3 SW4 OFF ON OFF ON OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF OFF
SW5 OFF OFF ON ON OFF OFF OFF
24V DC电源正极接入模块左下方L+端子，负极接入M端子。
未用的接口要将C+ 与C-端用短路子短 接，以免受到外部 干扰。
EM235模块的上部端子排为标注A、B、C、D的四路模拟量 输入接口，可分别接入标准电压、电流信号。
下部端子为一路模拟量输出端的3个接线端子MO、VO、IO， 其中MO为数字接地接口，VO为电压输出接口，IO为电流输出 接口。
双极性 SW3 SW4 OFF ON OFF ON ON ON OFF OFF
SW5 OFF OFF OFF ON
SW6 OFF OFF OFF OFF
满量程输入 分辨率
±25mV ±50mV ±100mV ±250mV
12.5μV 25μV 25μV
125μV
SW1 OFF OFF
SW2 ON OFF
<250
性能
电压输出范 围/V
电流输出范 围/mA
全量程分 辨率 输 电压 出 电流 技 精度 术 典型情况 规 (25℃) 范 电压、电 流
pid整定算法
pid整定算法
PID控制器是一种广泛应用于工业控制系统中的控制器。
PID控制器实际上是将三个部分迭加在一起的算法。
这些部分分别是比例(P), 积分(I), 和微分(D)。
在PID控制器中，控制器输出值是由以下三个部分相加而成的：
P：比例部分用来控制系统的静态误差。
静态误差是指实际输出值与期望输出值之间的差距。
比例控制器将这个差值乘以一个比例系数，然后将结果放入控制器输出。
I：积分部分用来控制系统的动态误差。
动态误差是指实际输出值与期望输出值之间的偏差，并且还考虑到控制器响应的时间。
积分控制器将动态误差积分，然后将结果乘以一个比例系数，放入控制器输出。
D：微分部分用来控制系统的反向响应。
当一个系统发生急剧变化时，微分控制器可以立即响应以尽可能快地反应这个变化。
微分控制器将系统响应计算为输入信号的导数，然后将结果乘以一个比例系数，放入控制器输出。
PID控制器最重要的部分是在比例、积分和微分之间进行平衡。
当比例系数设置得太高，控制器可能会产生过度振荡或者不稳定的输出。
当积分系数过高，控制器可能会产生慢速振荡或者累计误差。
如果微分系数过高，则可能会导致控制器产生一个不稳定的输出，且不自然地去抵消输出值的变化。
PID控制器调整的目标是找到合适的比例、积分和微分参数，以便获得最佳控制效果。
调整PID控制器需要掌握一些技巧，通常需要经验和试验来完成。
pid算法的原理和算法
pid算法的原理和算法一、概述pid算法（Proportional Integral Derivative，比例积分微分算法）是一种常用的控制算法，广泛应用于工程控制系统中。
它通过不断调整控制量，使被控制对象的输出与期望值之间达到稳定的关系。
本文将介绍pid算法的原理和具体实现方法。
二、pid算法的原理pid算法是基于反馈控制原理的一种控制算法。
它通过对被控制对象的输出与期望值之间的误差进行测量，然后根据误差的大小和变化趋势来调整控制量，使误差逐渐减小，从而实现对被控制对象的控制。
pid算法主要包含三个部分：比例控制、积分控制和微分控制。
比例控制是根据误差的大小来调整控制量，使误差越大时控制量的变化越大；积分控制是根据误差的变化趋势来调整控制量，使误差变化缓慢时控制量的变化越大；微分控制是根据误差的变化速度来调整控制量，使误差变化快时控制量的变化越大。
pid算法的输出控制量可以表示为：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，u(t)为控制量，Kp、Ki和Kd分别为比例系数、积分系数和微分系数，e(t)为误差，de(t)/dt为误差的变化速度。
三、pid算法的实现步骤pid算法的实现步骤如下：1. 初始化参数首先，需要初始化pid算法的参数，包括比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd。
这些参数的选择需要根据具体的控制对象和控制要求来确定。
2. 读取被控制对象的输出和期望值然后，需要读取被控制对象的输出和期望值，计算误差e(t)。
3. 计算比例控制量根据比例控制的原理，计算比例控制量Kp * e(t)。
4. 计算积分控制量根据积分控制的原理，计算积分控制量Ki * ∫e(t)dt。
这里需要对误差进行积分运算，可以使用离散积分的方法。
5. 计算微分控制量根据微分控制的原理，计算微分控制量Kd * de(t)/dt。
这里可以使用差分的方法来近似计算误差的变化速度。
控制器中的pid算法及应用
控制器中的pid算法及应用PID算法是一种常用的控制算法，其全称为比例-积分-微分控制算法。
它能够根据系统的反馈信息，对输出进行调整，使得系统稳定在期望的状态下。
PID控制算法的核心思想是利用系统的误差信号来调整控制量，它根据误差的大小对比例、积分和微分三个方面进行调节，以实现对系统的控制。
在PID算法中，比例项通过乘以误差信号的大小来调整输出，积分项通过对误差信号的累积来调整输出，微分项则通过对误差信号的变化率来调整输出。
具体来说，比例项是根据误差信号的大小与设定的比例系数的乘积来计算的，它能够快速地响应误差信号的变化，但是可能会导致系统产生超调或震荡的现象。
积分项是对误差信号进行积分，并乘以设定的积分系数，它可以消除系统的稳态误差，但是可能会导致系统的响应时间变慢。
微分项是对误差信号进行微分，并乘以设定的微分系数，它能够预测误差信号的变化趋势，从而提前调整系统的输出。
PID算法的应用非常广泛，可以在各种控制系统中得到应用。
比如在温度控制系统中，可以使用PID算法来控制加热或冷却装置的输出，使得系统的温度稳定在设定值附近。
在机器人控制中，可以使用PID算法来控制机器人的位置或速度，以实现精确的运动控制。
在汽车巡航控制系统中，可以使用PID算法来控制汽车的速度，使得汽车能够根据道路条件进行自动驾驶。
在家电控制中，可以使用PID算法来控制电子设备的输出，以实现设定的功能。
PID算法相对简单且易于实现，但是在实际应用中也存在一些问题。
比如，在参数调节上需要一定的经验和技巧，不同系统可能需要不同的参数设置才能达到最佳的控制效果。
另外，PID算法对系统的动态特性要求较高，如果系统存在非线性或滞后等问题，可能导致PID算法的控制效果不理想。
此外，在某些特殊情况下，PID算法可能会导致系统的不稳定或振荡现象，需要采取一些措施进行优化或改进。
总结而言，PID算法是一种经典的控制算法，具有简单、易实现的特点，广泛应用于各种控制系统中。
通俗易懂的PID控制算法讲解
最优控制旨在寻找一种最优的控制策 略，使得系统性能达到最优。与PID 控制相比，最优控制具有更高的性能 指标和更好的全局优化能力。然而， 最优控制的实现需要精确的数学模型 和大量的计算资源，且对系统参数变 化较为敏感。
05
PID控制算法的应用实例
工业自动化领域的应用
要点一
温度控制
在工业生产过程中，PID控制算法被 广泛应用于温度控制系统中，如熔炼 炉、热处理炉等设备的温度控制。通 过实时采集温度数据，与设定值进行 比较，PID控制器能够自动调节加热 元件的功率，使温度稳定在设定值附 近。
该传递函数描述了PID控制器在频域中的特性，可用于分析系统的稳定性、动态性能和 稳态精度等。
通过调整Kp、Ki和Kd三个参数，可以实现对系统性能的优化。在实际应用中，常采用 试凑法、经验法或优化算法等方法来确定PID参数。
03
PID控制算法的参数整定
参数整定的意义
提高系统性能
通过调整PID控制器的参数，可以优化系统 的动态响应和稳态精度，从而提高系统的整 体性能。
适应不同应用场景
不同的被控对象和不同的应用场景需要不同的PID 参数配置，参数整定可以使PID控制器适应各种应 用场景。
保证系统稳定性
合理的参数配置可以保证系统的稳定性，避 免系统出现振荡或失控等不稳定现象。
参数整定的方法
试凑法
根据经验或实验数据，逐步调整 PID控制器的参数，观察系统的响 应情况，直到满足性能指标要求 。
PID控制算法由比例（P）、积分（I） 和微分（D）三个部分组成，每个部 分都有不同的作用，通过调整三个部 分的参数可以实现对系统的精确控制 。
PID控制算法的应用领域
01
02
03
模拟量的使用和PID调节
模拟量的使用和PID调节程序中硬件的组态：模拟量模块的属性设置这里以输入模块做案例，输出模块和输入模块设置是一样的。
OK程序的编写：在S7-300PLC内，模拟量转换的数值是-27648到+27648-10V到10V对应-27648到276480到10v 对应0到+ 27 ...程序中硬件的组态：模拟量模块的属性设置这里以输入模块做案例，输出模块和输入模块设置是一样的。
OK程序的编写：在S7-300plc内，模拟量转换的数值是-27648到+27648-10V到10V对应-27648到276480到10v 对应0到+ 27648-20mA到20mA对应-27648到276480mA到20mA对应0到276484mA到20mA对应0到27648（没有偏执）温度以实际温度放大10倍处理（有不同的情况，详情看模块手册）名词解释：单极性，指0到27648双极性，指-27648到27648下面对模拟量处理经常使用的两个系统功能SFC105和SFC106进行说明：SFC105的作用是将PLC内部的模拟量（-27648到27648），转化成我们能看懂的具体实际物理量（列如速度，温度，压力，频率等）N：模拟量的反馈值（PQW），就是系统接受到的-27648到27648的值。
HI_LIM：实际物理量的上限标定（最高频率，最高温度，最高压力等）浮点数。
HL_IM：实际物理量的下线标定（最低频率，最低温度，最低压力等）浮点数。
BIPOLAR：极性选择，为“0”的时候是单极性，为“1”的时候是双极性。
RET_VAL:故障代码。
OUT：转换的结果（D），模拟量转换成的实际物理量。
模拟演示：SFC106的作用是将具体实际物理量（列如速度，温度，压力，频率等）转化成PLC内部的模拟量（-27648到27648），IN:实际物理量输入（列如速度，温度，压力，频率等）HI_LIM：实际物理量的上限标定（最高频率，最高温度，最高压力等）浮点数。
数字pid控制算法
数字pid控制算法
PID控制算法是一种可以实现精确控制的算法。
它通过一个叫做“比例-积分-微分”（PID）的循环控制系统来控制和维护被控制系统处于一定值，也就是准确控制设备的位置或者水平，即可以实现准确的控制和稳定的输出。
PID控制算法的主要步骤分为：
（1）设定参数：主要是针对响应过程的系统形式，系统动态行为和系统所控制的范围等参数；
（2）环节反馈：获取现有状态和当前输出进行反馈；
（3）计算比例增益：根据参数，测量并计算比例增益值；
（4）计算积分增益：根据异常误差值进行积分，从而计算积分增益值；
（5）计算微分增益：从上一个环节的偏差测量值或者输入量的增减量过去计算微分增益；
（6）求得和：将比例增益、积分增益和微分增益综合起来求出控制系统总增益；
（7）得到控制系统输出值：根据总增益和参考值计算出控制系统的输出值。
PID算法解析范文
PID算法解析范文PID（比例、积分、微分）算法是一种常用的控制算法，常用于工业控制、自动化控制等领域。
它通过比较实际输出值与设定目标值的差别，调整输入信号，达到控制系统的稳定性、快速响应和高精度的控制效果。
PID算法的基本原理是：通过分析实际输出值与目标值之间的误差（偏差），按照比例、积分和微分三种方式调整输入信号。
其中比例控制按照偏差的大小直接调整输入信号，积分控制按照偏差的累计量调整输入信号，微分控制按照偏差的变化率调整输入信号。
三种控制模式的比重可以通过调整各自的系数来控制。
比例控制是最基本的控制模式，按照比例系数Kp将偏差与输出的乘积作为控制信号。
比例控制具有快速响应、让控制器的控制力有一个起始点的作用，但常常出现超调或震荡现象。
积分控制则是通过将偏差累计，按照积分系数Ki调整输入信号。
积分控制可以消除静差，提高稳定性，但容易引起超调、震荡等问题。
微分控制根据偏差的变化率来调整输入信号，减小纠正力。
通过微分系数Kd，使控制器更加稳定、精确。
微分控制可以迅速响应快速变化的控制量，并抑制超调，但容易受到噪声干扰。
PID算法是通过将比例、积分和微分三种控制模式加权组合，综合利用它们的优势，以达到最佳的控制效果。
PID算法的输出是一个调整信号，用于调整控制目标或控制参数。
当输出值与设定目标值接近时，调整信号接近于零，系统趋于稳定。
PID算法的调优是非常重要的，对于不同的系统、不同的控制要求，参数的选择有很大的差异。
常见的调优方法包括试错法、经验法、优化算法等。
试错法是最常用的方法，通过手动调整参数，并观察系统响应特性，不断调整参数以达到最佳控制效果。
经验法则是以经验为基础，根据系统特点和实验经验来选择参数。
优化算法则是利用数学优化方法，通过建立数学模型，自动寻找最佳参数组合。
PID算法的广泛应用使其成为工业控制领域的核心算法。
它具有较为简单的原理和实现方式，在实际应用中反应迅速、稳定性强，容易理解和调试。
pid算法的原理和算法
pid算法的原理和算法摘要：1.PID 算法的概念2.PID 算法的原理3.PID 算法的应用4.PID 算法的参数调整正文：一、PID 算法的概念PID 算法，即比例- 积分- 微分算法，是一种在自动控制原理中应用最为广泛的控制算法。
它主要由比例控制、积分控制和微分控制三部分组成，简称PID 控制，又称PID 调节。
二、PID 算法的原理1.比例控制：比例控制是根据系统偏差（实际值与期望值之间的差值）来调整控制量，其特点是控制作用与偏差成正比。
比例控制结构简单，易于实现，但不能消除系统的静差。
2.积分控制：积分控制是根据系统偏差的积分来调整控制量，其特点是控制作用与偏差的积分成正比。
积分控制可以消除系统的静差，但可能导致系统震荡。
3.微分控制：微分控制是根据系统偏差的变化速度来调整控制量，其特点是控制作用与偏差的变化速度成正比。
微分控制可以预测系统的变化趋势，从而减小系统的超调量和调整时间。
三、PID 算法的应用PID 算法广泛应用于工业控制、过程控制、航天航空、汽车工程等领域。
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，PID 算法可以依靠经验和现场调试来确定控制器的结构和参数，从而实现较好的控制效果。
四、PID 算法的参数调整PID 算法的参数调整方法有很多，如试凑法、临界比例度法、扩充临界比例度法等。
参数调整的目的是使控制系统达到所需的性能指标，如超调量、调整时间、稳态误差等。
总结：PID 算法作为一种经典的自动控制算法，在实际应用中具有广泛的适用性和优越的性能。
通过比例、积分、微分三个环节的协同作用，PID 算法能够实现对被控对象的有效控制。
PID算法完全讲解
PID算法完全讲解PID控制算法是一种常用的自动控制算法，适用于多种工业自动化领域。
PID算法的主要作用是通过对目标系统的反馈信号进行连续测量和调整，使系统的输出趋向于预期的目标值。
PID算法由比例控制、积分控制和微分控制三部分组成。
比例控制是根据误差的大小调整输出值，积分控制是根据误差的累计情况进行输出调整，微分控制则是根据误差的变化速度进行输出修正。
这三个参数相互配合，通过不断调节，使系统的输出逐渐趋近目标值。
首先，我们来看看比例控制。
比例控制根据目标值与实际值之间的误差来调节系统的输出值。
调节的思路是，误差越大，则输出值的调节越大。
通过比例参数Kp的调整，可以使误差和输出之间的关系更加精确。
若Kp过大，则系统的响应速度变快，但会引起超调现象；若Kp过小，则系统的响应速度较慢。
接下来是积分控制。
积分控制主要是通过对误差的累计进行调节，来消除系统的稳态误差。
稳态误差指系统在无干扰的情况下，达到了一些稳定的状态，但与目标值存在差距。
积分参数Ki的调节可以影响到控制系统的灵敏度，过大的Ki会导致系统的超调过大，过小则会使系统的响应时间变长。
最后是微分控制。
微分控制主要是通过对误差变化率的监控，来调节系统输出值的变化速度。
若误差变化率较大，则微分作用会加大，以减缓输出值的变化速度。
微分参数Kd的调整可以改变系统的阻尼特性，过大的Kd会导致系统的反应迟缓，过小则会导致系统的超调量增大。
在使用PID算法时，需要根据具体的应用场景进行参数的调整。
一般可以先将三个参数设置为较小的初始值，然后根据实际情况和实验结果逐步调整参数，使系统的响应速度和稳定性达到最优。
除了上述的基本PID算法，还有一些改进的方法，如增量式PID控制算法、鲁棒PID控制算法等，用于改善PID控制算法的性能。
综上所述，PID算法是一种基本的自动控制算法，通过对比例、积分和微分三个部分参数的调整，可以实现对目标系统的精确控制。
通过合理地调整PID参数，可以使系统的动态特性和稳态特性达到最优。
(完整版)数字PID及其算法
数字PID 及其算法主要内容：1、PID 算法的原理及数字实现2、数字PID 调节中的几个实际问题3、几种发展的PID 算法4、PID 参数的整定方法一、概述几个概念：1、程序控制：使被控量按照预先规定的时间函数变化所作 的控制，被控量是时间的函数。
2、顺序控制：是指控制系统根据预先规定的控制要求，按 照各个输入信号的条件，使过程的各个执行机构自动地按预 先规定的顺序动作。
3、PID 控制：调节器的输出是输入的比例、积分、微分的 函数。
4、直接数字控制：根据采样定理，先把被控对象的数学模 型离散化，然后由计算机根据数学模型进行控制。
5、最优控制：是一种使控制过程处在某种最优状态的控制。
6、模糊控制：由于被控对象的不确定性，可采用模糊控制。
二、PID 算法的原理及数字实现PID 调节的实质：根据系统输入的偏差，按照PID 的函数 关系进行运算，其结果用以控制输出。
PID 调节的特点：PID 的函数中各项的物理意义清晰，调节灵活，便于程序化实现。
三、 PID 算法的原理及数字实现PID 调节器是一种线性调节器，他将设定值w 与实际值y 的偏差：按其比例、积分、微分通过线性组合构成控制量1、比例调节器：比例调节器的微分方程为：)(*y t e Kp =y 为调节器输出，Kp 为比例系数，e(t)为调节器输入偏差。
由上式可以看出比例调节的特点：调节器的输出与输入偏差成正比。
只要偏差出现，就能及时地产生与之成比例的调节作用，使被控量朝着减小偏差的方向变化，具有调节及时的特点。
但是，Kp 过大会导致动态品质变坏，甚至使系统不稳定。
比例调节器的阶跃响应特性曲线如下图yw e -=sd *K s Ki pK 对象 we + - + + + u y2、积分调节器：积分作用是指调节器的输出与输入偏差的积分成比例的作用，其作用是消除静差。
积分方程为：TI 是积分时间常数，它表示积分速度的大小，TI 越大，积分速度越慢，积分作用越弱。
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2020/5/6
PID指令
• PID指令以回路表中的输入和组态信息进行 PID运算。要执行该指令，必须使逻辑栈顶 值置为1。
• 指令中的TBL是PID控制回路的起始地址。 • LOOP为控制回路号（为常数，在0－7之
间） • 使ENO=0的错误条件： SM1.1（溢出）H
其中： • Mn－－在第n个采样时刻，PID回路输出的计算值 • KC －－PID回路比例增益 • en －－第n个采样时刻的回路偏差值 • en - 1 －－上一个采样时刻杜回路偏差 • KI －－积分项的比例常数 • MX－－积分项前值 • KD －－微分项的比例常数
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• CPU实际使用以上简化算式的改进形式计算PID输出。这个 改进型算式是： Mn = MPn + MIn + MDn 输出= 比例项+ 积分项+ 微分项
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（2）理解PID方程的积分项 • 积分项（MI）是正比于每次采样的误差的积累值。 • S7--200解决的求积分项的算式是：
MIn = KC * TS / TI * （SPn -- PVn）+ MX • 其中： • MIn －－第n个采样时刻的积分项值 • KC －－回路增益 • TS －－采样周期 • TI －－积分时间常数 • SPn －－第n采样时刻的给定值 • PVn－－第n采样时刻的过程变量值 • MX －－第n - 1采样时刻的积分项（积分项前值） （也称积分和或偏置）
• 为了让PID运算以预想的采样频率工作，PID指令必须用 在定时发生的中断程序中，或者用在主程序中被定时器所 控制以一定频率执行。采样时间必须通过回路表输入到 PID运算中。2020/5/6 Nhomakorabea 回路表
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回路控制类型的选择 • 通过设置常量参数，可以选择需要的回路控制类型。 • 如果不想要积分动作（PID计算中没有“I”），可以把积
其中： • MDn－－第n个采样时刻的微分项值 • KC －－回路增益 • TS－－ 采样周期 • TD －－微分时间常数 • SPn －－第n采样时刻的给定值 • SPn-1 －－第n-1采样时刻的给定值 • PVn－－ 第n采样时刻的过程变量值 • PVn-1 －－第n-1采样时刻的过程变量值 • 为了下一次计算微分项值，必须保存过程变量，而不是偏差。在第
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（3）理解PID方程的微分项
• 微分项（MD）正比于误差的变化。S7--200使用下列算式来求解微 分项： MDn = KC * TD / TS * ((SPn – PVn)-(SPn-1 - PVn-1))
• 为了避免给定值变化的微分作用而引起的跳变，假定给定值不变（ S算P算n =式S可P改n-1进）为。：这样，可以用过程变量的变化替代偏差的变化，计 MDn = KC * TD / TS * (PVn-1 - PVn )
其中： Mn －－第n采样时刻的计算值 MPn －－第n采样时刻的比例项值 MIn －－第n采样时刻的积分项值 MDn －－第n采样时刻的微分项值
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（1）理解PID方程的比例项 • 比例项MPn是增益（KC）和偏差（e）的乘积。其中KC决
定输出对偏差的灵敏度，偏差（e）是给定值（SP）与过 程变量值（PV）之差。 • S7--200解决的求比例项的算式是： MPn = KC * （SPn – PVn） • MPn－－第n个采样时刻比例项的值 • KC －－回路增益 • SPn－－ 第n采样时刻的给定值 • PVn －－第n采样时刻的过程变量值
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EM235输入、输出接线
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EM235输入量程、放大倍数选择 • EM235输入有不同的量程，必须通过拨码开关进行选择。
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拨码开关位置
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开关表和量程关系表
EM235输入和输出数据格式
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输入数据格式
0
输出数据格式
误差项的函数，微分项是当前采样和前一次采样的函数，比例项仅是 当前采样的函数。在数字计算机中，不保存所有的误差项，实际上也 不必要。只需将上一次的误差值和上一次积分项的数值保存即可。
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• 由于计算机从第一次采样开始，每有一个偏差采样值必 须计算一次输出值，只需要保存偏差前值和积分项前值 。简化算式： Mn = KC * en + KI * en + MX + KD * （en-en - 1）
0006（间接寻址） • 受影响特殊存储器位 SM1.1（溢出）
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• 在程序中最多可以用8条PID指令。如果两个或两个以上的 PID指令用了同一个回路号，那么即使这些指令的回路表 不同，这些PID运算之间也会相互干涉，产生不可预料的 结果。
• 回路表包含9个参数，用来控制和监视PID运算。这些参数 分别是过程变量当前值（PVn），过程变量前值（PVn-1） ，给定值（SPn），输出值（Mn），增益（Kc），采样时 间（Ts），积分时间(TI)，微分时间（TD）和积分项前值 （MX）。
• PID控制器调节输出，保证偏差（e）为零，使系统达到 稳定状态，偏差（e）是给定值（SP）和过程变量（PV ）的差。PID控制的原理基于下面的算式；输出M（t） 是比例项、积分项和微分项的函数。 输出= 比例项+ 积分项+ 微分项
• 其中：M（t）是 PID回路的输出，是时间的函数 KC －－PID回路的增益 e －－PID回路的偏差（给定值与过程变量之差） Minitial －－PID回路输出的初始值
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• 为了能让数字计算机处理，连续算式必须离散化为周期采样偏差算式
其中： • Mn－－在第n个采样时刻，PID回路输出的计算值 • KC －－PID回路比例增益 • en －－第n个采样时刻的回路偏差值 • en - 1 －－上一个采样时刻杜回路偏差 • ei －－第i个采样时刻的回路偏差值 • KI －－积分项的比例常数 • Minitial －－回路输出的初始值 • KD －－微分项的比例常数 • 从这个公式可以看出，积分项是从第1个采样周期到当前采样周期所有