PID调节心得（大全）

PID调节心得（大全）
第一篇：PID调节心得（大全）
鉴于最近一直在研究算法，所以颇有些心得体会，整理了一下，觉得比较实用的一些PID的原理，及具体的调节方案，供大家参考学习，调节这个参量的值，需要耐心和经验，但是更多的是我们得静下心来调整，希望大家加油，马上我们就要交锋了。

如有疏忽之处请大家见谅。

模拟PID调节器
模拟PID调节器的微分方程和传输函数
PID调节器是一种线性调节器，它将给定值r(t)与实际输出值c(t)的偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)通过线性组合构成控制量，对控制对象进行控制。

PID调节器各校正环节的作用
1、比例环节：即时成比例地反应控制系统的偏差信号e(t)，偏差一旦产生，调节器立即产生控制作用以减小偏差。

2、积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度。

积分作用的强弱取决于积分时间常数TI，TI越大，积分作用越弱，反之则越强。

3、微分环节：能反应偏差信号的变化趋势(变化速率)，并能在偏差信号的值变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减小调节时间。

常用的控制方式
1、P控制
2、PI控制
3、PD控制
4、PID控制
PID算法的两种类型
1、位置型控制――
2、增量型控制
微分先行和输入滤波
1、微分先行
微分先行是把对偏差的微分改为对被控量的微分，这样，在给定值变化时，不会产生输出的大幅度变化。

而且由于被控量一般不会突变，即使给定值已发生改变，被控量也是缓慢变化的，从而不致引起微分项的突变。

微分项的输出增量为
2、输入滤波
输入滤波就是在计算微分项时，不是直接应用当前时刻的误差e(n)，而是采用滤波值e(n)，即用过去和当前四个采样时刻的误差的平均值，再通过加权求和形式近似构成微分
积分项的改进
一、抗积分饱和
积分作用虽能消除控制系统的静差，但它也有一个副作用，即会引起积分饱和。

在偏差始终存在的情况下，造成积分过量。

当偏差方向改变后，需经过一段时间后，输出u(n)才脱离饱和区。

这样就造成调节滞后，使系统出现明显的超调，恶化调节品质。

这种由积分项引起的过积分作用称为积分饱和现象。

克服积分饱和的方法：
1、积分限幅法
积分限幅法的基本思想是当积分项输出达到输出限幅值时，即停止积分项的计算，这时积分项的输出取上一时刻的积分值。

其算法流程如图5-2-4所示。

2、积分分离法
积分分离法的基本思想是在偏差大时不进行积分，仅当偏差的绝对值小于一预定的门限值ε时才进行积分累积。

这样既防止了偏差大时有过大的控制量，也避免了过积分现象。

3、变速积分法
变速积分法的基本思想是在偏差较大时积分慢一些，而在偏差较小时积分快一些，以尽快消除静差。

二、消除积分不灵敏区
1、积分不灵敏区产生的原因
当计算机的运行字长较短，采样周期T也短，而积分时间TI又较长时，)容易出现小于字长的精度而丢数，此积分作用消失，这就称为积分不灵敏区。

2消除积分不灵敏区的措施：
1）增加A/D转换位数，加长运算字长，这样可以提高运算精度。

2）当积分项小于输出精度ε的情况时，把它们一次次累加起来，采样周期的选择
一、选择采样周期的重要性
采样周期越小，数字模拟越精确，控制效果越接近连续控制。

对大多数算法，缩短采样周期可使控制回路性能改善，但采样周期缩短时，频繁的采样必然会占用较多的计算工作时间，同时也会增加计算机的计算负担，而对有些变化缓慢的受控对象无需很高的采样频率即可满意地进行跟踪，过多的采样反而没有多少实际意义。

二、选择采样周期的原则――采样定理
最大采样周期根据耐奎斯特采样定理可知。

三、选择采样周期应综合考虑的因素
1、给定值的变化频率
加到被控对象上的给定值变化频率越高，采样频率应越高，以使给定值的改变通过采样迅速得到反映，而不致在随动控制中产生大的时延。

2、被控对象的特性 1）
考虑对象变化的缓急，若对象是慢速的热工或化工对象时，T一般取得较大。

在对象变化较快的场合，T应取得较小。

2）
考虑干扰的情况，从系统抗干扰的性能要求来看，要求采样周期短，使扰动能迅速得到校正。

3、使用的算式和执行机构的类型 1）
采样周期太小，会使积分作用、微分作用不明显。

同时，因受微机计算精度的影响，当采样周期小到一定程度时，前后两次采样的差别反映不出来，使调节作用因此而减弱。

2）
执行机构的动作惯性大，采样周期的选择要与之适应，否则执行机构来不及反应数字控制器输出值的变化。

4、控制的回路数
要求控制的回路较多时，相应的采样周期越长，以使每个回路的调节算法都有足够的时间来完成。

二、常用的简易工程整定法
1、扩充临界比例度法――适用于有自平衡特性的被控对象整定数字调节器参数的步骤是：
(1)选择采样周期为被控对象纯滞后时间的十分之一以下。

(2)去掉积分作用和微分作用，逐渐增大比例度系数，直至系统对阶跃输入的响应达到临界振荡状态(稳定边缘)，记下此时的临界比例系数及系统的临界振荡
周期。

第二篇：恒压供水PID调节概念及基本原理
恒压供水PID调节概念及基本原理2006-12-04来源：中国自动化网浏览：82
摘要：目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平一个重要标志。

同时，控制理论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。

关键词：PID控制控制器智能PID控制器
目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平一个重要标志。

同时，控制理论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。

控制器输出输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统被控量，传感器，变送器，输入接口送到控制器。

不同控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样。

比如压
力控制系统要采用压力传感器。

电加热控制系统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，产品已工程实际中到了广泛应用，有各种各样PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能智能调节器
（intelligent regulator），其中PID控制器参数自动调整是智能化调整或自校正、自适应算法来实现。

有利用PID控制实现压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能可编程控制器（PLC），还有可实现PID控制PC系统等等。

可编程控制器（PLC）是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器（PLC）可以直接与ControlNet相连，如RockwellPLC-5等。

还有可以实现PID控制功能控制器，如Rockwell Logix产品系列，它可以直接与ControlNet相连，利用网络来实现其远程控制功能。

1、开环控制系统
开环控制系统（open-loop control system）是指被控对象输出（被控制量）对控制器（controller）输出没有影响。

这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。

2、闭环控制系统
闭环控制系统（closed-loop control system）特点是系统被控对象输出（被控制量）会反送回来影响控制器输出，形成一个或多个闭环。

闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈（Negative Feedback），若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。

闭环控制系统例子很多。

比如人就是一个具有负反馈闭环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能不断修正最后作出各种正确动作。

没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系统。

另例，当一台真正全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净，并洗净之后能自动切断电源，它就是一个闭环控制系统。

3、阶跃响应
阶跃响应是指将一个阶跃输入（step function）加到系统上时，
系统输出。

稳态误差是指系统响应进入稳态后﹐系统期望输出与实际输出之差。

控制系统性能可以用稳、准、快三个字来描述。

稳是指系统稳定性（stability），一个系统要能正常工作，首先必须是稳定，从阶跃响应上看应该是收敛﹔准是指控制系统准确性、控制精度，通常用稳态误差来（Steady-state error）描述，它表示系统输出稳态值与期望值之差﹔快是指控制系统响应快速性，通常用上升时间来定量描述。

4、PID控制原理和特点
工程实际中，应用最为广泛调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。

PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制主要技术之一。

当被控对象结构和参数不能完全掌握，或不到精确数学模型时，控制理论其它技术难以采
用时，系统控制器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。

即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能有效测量手段来获系统参数时，最适合用PID控制技术。

PID控制，实际中也有PI和PD控制。

PID控制器就是系统误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制。

（1）比例（P）控制
比例控制是一种最简单控制方式。

其控制器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稳态误差（Steady-state error）。

（2）积分（I）控制
积分控制中，控制器输出与输入误差信号积分成正比关系。

对一个自动控制系统，进入稳态后存稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差或简称有差系统（System with Steady-state Error）。

消除稳态误差，控制器中必须引入“积分项”。

积分项对误差取决于时间积分，时间增加，积分项会增大。

这样，即便误差很小，积分项也会时间增加而加大，它推动控制器输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。

，比例+积分（PI）控制器，可以使系统进入稳态后无稳态误
差。

（3）微分（D）控制
微分控制中，控制器输出与输入误差信号微分（即误差变化率）成正比关系。

自动控制系统克服误差调节过程中可能会出现振荡失稳。

其原因是存有较大惯性组件（环节）或有滞后（delay）组件，具有抑制误差作用，其变化总是落后于误差变化。

解决办法是使抑制误差作用变化“超前”，即误差接近零时，抑制误差作用就应该是零。

这就是说，控制器中仅引入“比例”项往往是不够，比例项作用仅是放大误差幅值，而目前需要增加是“微分项”，它能预测误差变化趋势，这样，具有比例+微分控制器，就能够提前使抑制误差控制作用等于零，为负值，避免了被控量严重超调。

对有较大惯性或滞后被控对象，比例+微分（PD）控制器能改善系统调节过程中动态特性。

5、PID控制器参数整定
PID控制器参数整定是控制系统设计核心内容。

它是被控过程特性确定PID控制器比例系数、积分时间和微分时间大小。

PID控制器参数整定方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。

它主依据系统数学模型，理论计算确定控制器参数。

这种方法所到计算数据未必可以直接用，还必须工程实际进行调整和修改。

二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接控制系统试验中进行，且方法简单、易于掌握，工程实际中被广泛采用。

PID控制器参数工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。

三种方法各有其特点，其共同点都是试验，然后工程经验公式对控制器参数进行整定。

但采用哪一种方法所到控制器参数，都需要实际运行中进行最后调整与完善。

现一般采用是临界比例法。

利用该方法进行PID控制器参数整定步骤如下：
（1）首先预选择一个足够短采样周期让系统工作；
（2）仅加入比例控制环节，直到系统对输入阶跃响应出现临界振荡，记下这时比例放大系数和临界振荡周期；
（3）一定控制度下公式计算到PID控制器参数。

自本世纪30年代以来，自动化技术获了惊人成就，已工业生产和
国民经济各行业起着关键作用。

自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平一个重要标志。

同时，控制理论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。

古典控制最早和最典型实例是蒸汽机离心式飞锤调速器控制﹔现代控制典型实例是火炮控制﹐阿波罗登月实现﹔智能控制实例有模糊全自动洗衣机等等。

自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。

一、控制系统结构
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，见图1。

控制器输出输出接口、执行机构﹐加到被控系统上﹔控制系统被控量﹐传感器﹐变送器﹐输入接口送到控制器。

不同控制系
统﹐其传感器﹑变送器﹑执行机构是不一样。

比如一个电加热炉控制系统﹐被控制量是温度﹐传感器是温度传感器。

压力控制系统要采用压力传感器。

图1
二、开环控制系统
开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象输出(被控制量)对控制器(controller)输出没有影响，如图2所示。

这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何死循环回路。

开环控制系统例子很多，比如：汽车引擎空转速率控制系统﹔一般洗衣机，它洗衣时间完全由人为操作来判断与估计。

图2
图中扰动量是指系统干扰(disturbance)，给定量是指系统参考输入(reference input)，被控制量是指被控对象输出，控制信号是指控制器输出。

二、闭环控制系统
闭环控制系统(closed-loop control system)特点是系统被控对象输出(被控制量)会反送回来影响控制器输出，形成一个或多个闭环。

闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，
则称为负反馈(Negative Feedback)，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。

图1给出一个闭环控制系统(负反馈)结构图。

闭环控制系统例子很多。

比如人就是一个具有负反馈闭环控制系统，当他去拿东西时候，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能不断修正最后拿到所要取东西。

当然，这个人是一个瞎子，他没有眼睛，不能看见所要拿物品，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系统。

另一个例子是上面我们所说洗衣机，当一台真正全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗清及洗清之后能自动切断电源装置时候，它就是一个死循环控制系统。

三、阶跃响应
图3表示是一个系统阶跃响应(step response)。

阶跃响应是指将一个阶跃输入（step function）加到系统上时系统输出﹐图中红线所示。

稳态误差是指系统响应进入稳态后﹐系统期望输出与实际输出之差。

控制系统性能指针可以用稳、准、快三个字来描述。

稳是指系统稳定性(stability)，一个系统要能正常工作，首先必须是稳定，从阶跃响应上看应该是收敛﹔准是指控制系统准确性、控制精度，通常用稳态误差来(Steady-state error)描述，它表示系统输出
稳态值与期望值之差﹔快是指控制系统响应快速性，通常用上升时间来定量描述。

第三篇：PID含义说明
PID是以它的三种纠正算法而命名的。

这三种算法都是用加法调整被控制的数值。

而实际上这些加法运算大部分变成了减法运算因为被加数总是负值。

这三种算法是：
比例-来控制当前，误差值和一个负常数P（表示比例）相乘，然后和预定的值相加。

P只是在控制器的输出和系统的误差成比例的时候成立。

这种控制器输出的变化与输入控制器的偏差成比例关系。

比如说，一个电热器的控制器的比例尺范围是10°C，它的预定值是20°C。

那么它在10°C的时候会输出100%，在15°C的时候会输出50%，在
19°C的时候输出10％，注意在误差是0的时候，控制器的输出也是0。

积分来控制将来，计算误差的一阶导，并和一个负常数D相乘，最后和预定值相加。

这个导数的控制会对系统的改变作出反应。

导数的结果越大，那么控制系统就对输出结果作出更快速的反应。

这个D 参数也是PID被称为可预测的控制器的原因。

D参数对减少控制器短期的改变很有帮助。

一些实际中的速度缓慢的系统可以不需要D参数。

用更专业的话来讲，一个PID控制器可以被称作一个在频域系统的滤波器。

这一点在计算它是否会最终达到稳定结果时很有用。

如果数值挑选不当，控制系统的输入值会反复振荡，这导致系统可能永远无法达到预设值。

编辑本段控制规律的选择
尽管不同类型的控制器，其结构、原理各不相同，但是基本控制规律只有三个：比例（P）控制、积分（I）控制和微分（D）控制。

这几种控制规律可以单独使用，但是更多场合是组合使用。

如比例（P）控制、比例-积分（PI）控制、比例-积分-微分（PID）控制等。

比例（P）控制
单独的比例控制也称“有差控制”，输出的变化与输入控制器的偏差成比例关系，偏差越大输出越大。

实际应用中，比例度的大小应视具体情况而定，比例度太小，控制作用太弱，不利于系统克服扰动，余差太大，控制质量差，也没有什么控制作用；比例度太大，控制作用太强，容易导致系统的稳定性变差，引发振荡。

对于反应灵敏、放大能力强的被控对象，为提高系统的稳定性，应当使比例度稍小些；而对于反应迟钝，放大能力又较弱的被控对象，比例度可选大一些，以提高整个系统的灵敏度，也可以相应减小余差。

单纯的比例控制适用于扰动不大，滞后较小，负荷变化小，要求不高，允许有一定余差存在的场合。

工业生产中比例控制规律使用较为普遍。

比例积分（PI）控制
比例控制规律是基本控制规律中最基本的、应用最普遍的一种，
其最大优点就是控制及时、迅速。

只要有偏差产生，控制器立即产生控制作用。

但是，不能最终消除余差的缺点限制了它的单独使用。

克服余差的办法是在比例控制的基础上加上积分控制作用。

积分控制器的输出与输入偏差对时间的积分成正比。

这里的“积分”指的是“积累”的意思。

积分控制器的输出不仅与输入偏差的大小有关，而且还与偏差存在的时间有关。

只要偏差存在，输出就会不断累积（输出值越来越大或越来越小），一直到偏差为零，累积才会停止。

所以，积分控制可以消除余差。

积分控制规律又称无差控制规律。

积分时间的大小表征了积分控制作用的强弱。

积分时间越小，控制作用越强；反之，控制作用越弱。

积分控制虽然能消除余差，但它存在着控制不及时的缺点。

因为积分输出的累积是渐进的，其产生的控制作用总是落后于偏差的变化，不能及时有效地克服干扰的影响，难以使控制系统稳定下来。

所以，实用中一般不单独使用积分控制，而是和比例控制作用结合起来，构成比例积分控制。

这样取二者之长，互相弥补，既有比例控制作用的迅速及时，又有积分控制作用消除余差的能力。

因此，比例积分控制可以实现较为理想的过程控制。

比例积分控制器是目前应用最为广泛的一种控制器，多用于工业生产中液位、压力、流量等控制系统。

由于引入积分作用能消除余差，弥补了纯比例控制的缺陷，获得较好的控制质量。

但是积分作用的引入，会使系统稳定性变差。

对于有较大惯性滞后的控制系统，要尽量避免使用。

比例微分（PD）控制
比例积分控制对于时间滞后的被控对象使用不够理想。

所谓“时间滞后”指的是：当被控对象受到扰动作用后，被控变量没有立即发生变化，而是有一个时间上的延迟，比如容量滞后，此时比例积分控制显得迟钝、不及时。

为此，人们设想：能否根据偏差的变化趋势来做出相应的控制动作呢？犹如有经验的操作人员，即可根据偏差的大小来改变阀门的开度（比例作用），又可根据偏差变化的速度大小来
预计将要出现的情况，提前进行过量控制，“防患于未然”。

这就是具有“超前”控制作用的微分控制规律。

微分控制器输出的大小取决于输入偏差变化的速度。

微分输出只与偏差的变化速度有关，而与偏差的大小以及偏差是否存在与否无关。

如果偏差为一固定值，不管多大，只要不变化，则输出的变化一定为零，控制器没有任何控制作用。

微分时间越大，微分输出维持的时间就越长，因此微分作用越强；反之则越弱。

当微分时间为0时，就没有微分控制作用了。

同理，微分时间的选取，也是需要根据实际情况来确定的。

微分控制作用的特点是：动作迅速，具有超前调节功能，可有效改善被控对象有较大时间滞后的控制品质；但是它不能消除余差，尤其是对于恒定偏差输入时，根本就没有控制作用。

因此，不能单独使用微分控制规律。

比例和微分作用结合，比单纯的比例作用更快。

尤其是对容量滞后大的对象，可以减小动偏差的幅度，节省控制时间，显著改善控制质量。

比例积分微分（PID）控制
最为理想的控制当属比例-积分-微分控制规律。

它集三者之长：既有比例作用的及时迅速，又有积分作用的消除余差能力，还有微分作用的超前控制功能。

当偏差阶跃出现时，微分立即大幅度动作，抑制偏差的这种跃变；比例也同时起消除偏差的作用，使偏差幅度减小，由于比例作用是持久和起主要作用的控制规律，因此可使系统比较稳定；而积分作用慢慢把余差克服掉。

只要三个作用的控制参数选择得当，便可充分发挥三种控制规律的优点，得到较为理想的控制效果。

编辑本段PID控制器调试方法比例系数的调节
比例系数P的调节范围一般是：0.1--100.如果增益值取 0.1，PID 调节器输出变化为十分之一的偏差值。

如果增益值取100，PID 调节器输出变化为一百倍的偏差值。

可见该值越大，比例产生的增益作用越大。

初调时，选小一些，。