PID控制及其基本知识
pid零基础详解
PID控制器是一种常用的闭环控制方案，它通过对系统的误差进行反馈调整，以实现
目标状态的控制。
PID控制器由三个控制参数组成：比例系数（Proportional）、积分
时间（Integral）和微分时间（Derivative），因此也称为比例-积分-微分控制器。
以下是PID控制器的三个控制参数的作用及其工作原理：
1. 比例系数（P）：P控制器是最基本的控制器，它根据当前误差信号与目标值之间的
差异，产生一个输出量，该输出量与误差成正比。
比例系数越大，控制器对误差的响
应越快，但可能会引起系统震荡。
2. 积分时间（I）：I控制器根据误差信号与目标值之间的积分结果，产生一个输出量，该输出量与系统误差积分成正比。
积分时间越长，控制器对系统的稳态误差越敏感，
但可能会引起系统的超调。
3. 微分时间（D）：D控制器根据误差信号与目标值之间的变化率，产生一个输出量，该输出量与误差变化率成正比。
微分时间越短，控制器对系统的响应越快，但可能会
引起系统噪声的放大。
PID控制器通过对这三个控制参数的调整，可以实现对系统的动态响应性能和稳态精
度的优化。
在实际应用中，需要根据具体的系统特性进行参数调试，以达到最佳的控
制效果。
总之，PID控制器是一种常用的闭环控制方案，具有简单、可靠、易于实现等优点，
在工业自动化、机器人控制、电子设备等领域得到广泛应用。
自动控制原理PID算法知识点总结
自动控制原理PID算法知识点总结自动控制原理中，PID（比例-积分-微分）算法是一种广泛应用的控制方法。
它通过比例环节、积分环节和微分环节的组合，实现对控制过程的自动调节。
PID算法的核心是通过反馈控制，使被控对象的输出与期望值之间尽可能地接近。
本文将系统总结PID算法的知识点，包括算法原理、参数调节、应用案例等方面。
一、算法原理PID算法的核心思想是根据误差信号的大小和变化率，综合利用比例、积分和微分三个环节对输出信号进行调节。
具体而言，PID算法根据以下三个参数对输出信号进行计算：1. 比例环节（Proportional）：比例环节根据误差信号的大小与期望值之间的差异，按照一定的比例进行调节。
比例响应快，但可能导致系统的超调和震荡。
2. 积分环节（Integral）：积分环节主要用来消除稳态误差，即在长时间内系统输出值与期望值之间的差异。
积分响应较慢，但能够确保系统稳定性。
3. 微分环节（Derivative）：微分环节根据误差信号的变化率，对系统的输出进行调节。
微分响应快，但可能会放大噪声信号。
通过合理地设置比例、积分和微分三个参数，可以实现系统的稳定性、快速响应和减小超调。
PID算法的数学表达式如下：\[u(t) = K_p * e(t) + K_i * \int_{0}^{t} e(\tau)d\tau + K_d *\frac{de(t)}{dt}\]其中，u(t)为控制器的输出信号，e(t)为误差信号，\(K_p\)为比例系数，\(K_i\)为积分系数，\(K_d\)为微分系数。
二、参数调节PID控制器的性能取决于比例、积分和微分三个参数的设置。
合理的参数选择可以实现系统的快速响应和稳定性。
常用的参数调节方法包括手动调节、经验调参和自整定方法。
1. 手动调节：通过设置比例系数、积分系数和微分系数的大小，对控制器的性能进行调优。
手动调节需要经验和工程实践支持，能够满足基本的控制需求。
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控制的基本原理及离散算法∫0∫t
PID 控制的基本原理及离散算法1 PID 控制的基本概念PID 控制是控制工程中技术成熟且应用广泛的一种控制策略。
经过长期的工程实践，已经形成了一套完整的PID 控制方法和典型结构，不仅适用于数学模型已知的控制系统，而且对于数学模型难以确定的工业过程也可以应用。
PID 控制参数整定方便，结构改变灵活，在众多工业过程控制中取得了满意的应用效果。
在闭环负反馈控制系统中，系统的偏差信号e(t)是系统进行控制的最基本的原始信号。
为了提高控制系统的性能指标，可以对偏差信号e(t)进行改造，使其按照某种函数关系进行变化，形成所需要的控制规律u(t)，从而使控制系统达到所要求的性能指标，即()()[]t e f t u =所谓PID 控制，就是对偏差信号e(t)进行“比例加积分加微分”形式的改造，形成新的控制规律u(t)。
即()()()()++=∫dt t de T d e T t e K t u dti p 01ττ ()()()dtt de T K d e T K t e K dp tip p ++=∫ττ 其中：()t e K p 是比例控制部分，p K 称为比例常数； ()∫tip d e T K 0ττ是积分控制部分，iT 称为积分时间常数；()dtt de T K dp 是微分控制部分，d T 称为微分时间常数。
在零初始条件下，将上式两边取拉普拉斯变换，可得()()()()s sE T K s E sT K s E K s U d p i p p ++=基于PID 控制的闭环负反馈控制系统的传递函数方块图如图1所示。
图1 基于PID 控制的闭环负反馈控制系统2 PID 控制的离散算法（1）位置式算法设采样周期为T ，将前述PID 控制规律u(t)进行离散化处理，可得PID 控制的第k 个采样周期的位置式离散算法()k u 为()()()()()[]10−−++=∑=k e k e TT K j e T T K k e K k u d p kj ip p()()()()[]10−−++=∑=k e k e K j e K k e K d kj i p其中：比例控制部分()t e K p 离散化为()k e K p 。
pid的基本知识大全
( 1 ) 比例的作用比例作用的引入是为了及时但是在接近稳态区域时，如果比例系数选择过大，则会导致过大的超调，甚至可能带来系统的不稳定。
myadd( 2 ) 积分的作用积分作用的引入主要是为了保证输出值y ( t ) 在稳态时对设定值r ( t ) 的无静差跟踪。
积分作用的引入，能消除系统静差，但是在系统响应过渡过程的初期，一般偏差比较大，如果不选取适当的积分系数，就可能使系统相应过程出现较大的超调或者引起积分饱和现象。
( 3 ) 微分的作用微分作用的引入主要是为了改善闭环系统的稳定性和动态响应速度。
因为微分系数主要是影响系统误差变化速率的，它主要是在系统相应过程中当误差向某个方向变化时起制动作用，提前预报误差的变化方向，能有效地减小超调。
但是如果微分系数过大，就会使阻尼过大，导致系统调节时间过长。
1/mydelay orui=myadd(0)*a+myadd(-1)*b微分除掉剩下PI.ui=myadd(0)*a+myadd(-1)*bPID控制器参数的工程整定方法，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，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。
但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。
现在一般采用的是临界比例法。
利用该方法进行PID控制器参数的整定步骤如下：(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作﹔(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期﹔(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。
PID参数的设定：是靠经验及工艺的熟悉，参考测量值跟踪与设定值曲线，从而调整P\I\D的大小。
PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照：温度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s压力P: P=30~70%,T=24~180s,液位L: P=20~80%,T=60~300s,流量L: P=40~100%,T=6~60s。
离散化PID入门
离散化PID入门
本节内容
1.PID基础知识
2.离散化PID
1.PID基础知识
PID调节器出现于上世纪30年代。
所谓PID控制，就是对偏差进行比例、积分和微分的控制。
PID由3个单元组成，分别是比例（P）单元、积分（I）单元、微分（D）单位。
在工
程实践中，一般P是必须的，所以衍生出许多组合的PID控制器，如PD、PI、PID等。
PID形象表达
2.离散化PID
在我们的微处理器里面，因为控制器是通过软件实现其控制算法的，所以必须对模拟调节器进行离散化处理，这样它只需根据采样时刻的偏差值计算控制量。
因此，我们需要使用离散的差分方程代替连续的微分方程。
假定采样时间很短时（比如10ms），可做如下处理：
1) 用一介差分代替一介微分；
2) 用累加代替积分。
谢谢大家。
自动控制原理PID控制知识点总结
自动控制原理PID控制知识点总结在自动控制领域中，PID控制是一种常用的控制策略，它能够在系统的稳态和动态性能之间取得良好的平衡。
PID控制的全称为比例-积分-微分控制，它基于系统反馈误差的大小来调整输出信号，以实现对被控对象的精确控制。
本文将对PID控制的原理以及其中涉及的关键知识点进行总结和概述。
I. PID控制的基本原理PID控制的基本原理可以用下述控制方程来表示：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，u(t)为控制器的输出信号，e(t)为系统的误差信号，Kp、Ki和Kd分别是控制器的比例、积分和微分增益。
PID控制器根据误差信号的大小和变化率来调整输出信号，从而使系统达到期望的控制效果。
1. 比例控制（Proportional Control）比例控制是PID控制的基础，它根据误差信号的大小与比例增益Kp的乘积来调整输出信号。
比例控制能够通过增大或减小输出信号来减小误差，但它无法使系统完全趋于稳定，且可能导致系统出现震荡现象。
2. 积分控制（Integral Control）积分控制是为了解决比例控制无法使系统稳定的问题而引入的。
积分控制使得输出信号与误差信号的积分有关，即将误差信号累积起来并与积分增益Ki相乘，从而减小系统的静态误差。
然而，积分控制也可能导致系统出现过冲和超调的问题。
3. 微分控制（Derivative Control）微分控制是为了解决积分控制可能导致的过冲问题而引入的。
微分控制考虑了误差信号的变化率，通过乘以误差信号的导数与微分增益Kd的乘积来调整输出信号。
微分控制能够提高系统的动态响应速度和稳定性，但也可能增加系统对噪声的敏感性。
II. PID控制的关键知识点1. 设计PID控制器的方法PID控制器的设计方法有多种，常见的方法包括经验调参法、Ziegler-Nichols方法和模型基准方法等。
根据不同的实际应用场景和系统特性，选择合适的设计方法能够提高系统的控制性能。
pid控制的基本原理
pid控制的基本原理PID控制的基本原理。
PID控制是一种常见的控制算法，它在工业控制、自动化系统以及机器人等领域得到了广泛的应用。
PID控制器由比例（P）、积分（I）和微分（D）三部分组成，它通过对系统的反馈信号进行处理，实现对系统的精确控制。
下面将详细介绍PID控制的基本原理。
1. 比例控制（P）。
比例控制是PID控制器中最基本的部分，它根据系统的误差信号来调整控制输出。
比例控制的原理是，控制输出与误差信号成正比，即误差信号越大，控制输出也越大。
比例控制可以快速地对系统进行调节，但存在稳定性差和超调量大的缺点。
2. 积分控制（I）。
积分控制用于消除系统的静态误差，它对系统的误差信号进行积分运算，将历史误差的累积值作为控制输出。
积分控制可以消除系统的稳态误差，提高系统的稳定性和精度，但容易导致系统的超调和振荡。
3. 微分控制（D）。
微分控制通过对系统的误差信号进行微分运算，来预测系统未来的变化趋势，从而提前调整控制输出。
微分控制可以抑制系统的振荡和超调，提高系统的动态响应速度，但对噪声信号非常敏感，容易导致控制器的抖动。
4. PID控制器的工作原理。
PID控制器将比例、积分和微分三部分结合起来，综合考虑系统的静态特性、动态特性和稳定性，实现对系统的精确控制。
在实际应用中，可以通过调节PID控制器中的比例系数、积分时间和微分时间等参数，来实现对不同系统的优化控制。
5. PID控制的应用。
PID控制在工业控制、自动化系统以及机器人等领域有着广泛的应用。
例如，在温度控制系统中，可以利用PID控制器实现对温度的精确控制；在机器人运动控制中，可以利用PID控制器实现对机器人姿态的稳定控制；在飞行器的姿态控制中，也可以利用PID控制器实现对飞行器的精确控制。
总之，PID控制是一种简单而有效的控制算法，它通过比例、积分和微分三部分的组合，实现对系统的精确控制。
在实际应用中，需要根据具体的系统特性和控制要求，合理调节PID控制器的参数，才能实现最佳的控制效果。
pid控制的基本原理及应用
PID控制的基本原理及应用1. 简介PID控制是一种常用的闭环控制方法，广泛应用于工业自动化、机械控制以及电子设备等领域。
PID控制器根据系统的反馈信号和给定的参考输入信号，通过比较两者的差异来调整系统的输出，使系统的输出与给定的目标值尽可能一致。
2. PID控制的基本原理PID控制器由三个组成部分组成，包括比例（P）、积分（I）和微分（D）三个控制元素。
下面将介绍每个控制元素的基本原理。
2.1 比例控制（P）比例控制是PID控制器的基础部分，它根据系统输出与目标值之间的差异进行调整。
比例控制器的输出正比于这个差异，如果系统的输出偏离目标值较多，比例控制器的输出也会相应增加。
比例控制可以使系统快速接近目标值，但无法消除稳态误差。
2.2 积分控制（I）积分控制器通过累积系统输出与目标值之间的误差来调整系统的输出。
积分控制器的输出正比于误差的积分，它可以消除稳态误差，并帮助系统更快地达到目标值。
然而，过多的积分作用可能导致系统不稳定。
2.3 微分控制（D）微分控制器通过监测系统输出与目标值之间的变化率来调整系统的输出。
微分控制器的输出反比于误差的变化率，它可以减小系统的超调和稳定系统输出。
然而，微分控制器对信号噪声敏感，过大的微分作用可能导致系统震荡。
3. PID控制的应用PID控制器在工业自动化和机械控制方面有广泛的应用。
下面列举了几个常见的应用领域。
3.1 温度控制PID控制器在温度控制方面应用广泛。
通过测量温度传感器的反馈信号和设定的目标温度，PID控制器可以调整加热或冷却设备的输出，使系统保持在目标温度范围内。
3.2 速度控制PID控制器在电机速度控制方面应用广泛。
通过测量电机转速的反馈信号和设定的目标转速，PID控制器可以调整电机控制信号，实现精确的速度控制。
3.3 液位控制PID控制器在液位控制方面也有应用。
通过测量液位传感器的反馈信号和设定的目标液位，PID控制器可以调整液位控制阀门的开度，以实现液位的稳定控制。
pid通俗讲解
pid通俗讲解
PID全称是Proportional-Integral-Derivative（比例、积分、微分）控制，是一种广泛应用于工业过程控制的控制策略，也是最早发展的控制策略之一。
PID 控制器是一种将比例、积分、微分三部分合而为一的控制器，通过计算出控制量进行控制。
比例控制P是一种基于反馈的控制方式，能够快速调整系统输出，以满足需求的变化。
它将偏差（目标值和实际值的差值）乘以比例系数Kp作为控制输出，以确保输出能够快速跟上偏差的变化。
比例控制可以快速调整系统输出，在一些简单的系统中可以单独使用。
积分控制I是一种基于累计的控制方式，用于消除静态误差。
它的输出是过去偏差的积分值，即偏差乘以积分时间Ti。
积分控制可以消除静态误差，因此在一些需要保持一定稳定性的系统中可以单独使用。
微分控制D是一种基于变化趋势的控制方式，用于改善系统动态品质。
它的输出是偏差的变化率，即偏差的导数。
微分控制可以预测未来的变化趋势，并在偏差还未达到预期值时进行提前调整，从而改善系统动态品质。
在实际应用中，这三种控制方式可以单独使用，也可以结合使用。
例如，在一些简单的系统中，可以单独使用比例控制，以保证系统的快速响应。
在一些复杂的系统中，可以结合使用比例、积分、微分三种控制方式，以达到更好的控制效果。
需要注意的是，PID控制需要通过参数整定来达到最佳的控制效果。
不同的系统需要不同的PID参数，通常需要根据实际情况进行调整。
调整顺序为比例、积分、微分。
在调整参数时，需要注意曲线振荡的情况，此时需要调整比例度盘或积分时间，理想的曲线为前高后低4比1。
PID控制的基本原理(PLC实现)
关于PID 控制一、 P ID 控制的结构在工程实际中，应用最为广泛的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60年的历史了，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和可靠的技术工具。
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，控制理论的其它设计技术难以使用，系统的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。
即当我们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得系统的参数的时候，便最适合用PID 控制技术。
PID 控制包含比例、积分、微分三部分，实际中也有PI 和PD 控制器。
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，图1.1中给出了一个PID 控制的结构图：图 1.1 PID 控制的结构图控制器输出和控制器输入（误差）之间的关系在时域中可用公式(1.1)表示如下：])(1)()([)(⎰++=dt t e T dt t de T t e K t u id p （1.1） 公式中，)(te 表示误差，也是控制器的输入，)(t u 是控制器的输出， p K 、d T 与i T 分别为比例系数、 积分时间常数及微分时间常数。
(1.1)式又可表示为：)()()(s E sK s K K s U i d p ++= （1.2） 公式中，)(s U 和)(s E 分别为)(t u 和)(t e 的拉氏变换，p K 、d p d T K K =、i p i T K K =分别为控制器的比例、积分、微分系数。
1.1 比例（P ）控制比例控制是一种最简单的控制方式。
其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（Steady-state error）。
1.2 积分（I）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比关系。
PID自动控制控制基本原理与控制算法
PID 控制原理与控制算法5.1 PID 控制原理与程序流程5.1.1过程控制的基本概念过程控制一一对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制。
—、模拟控制系统_ _ ____ I . I操作变虽：图5-1-1基本模拟反馈控制回路被控量的值由传感器或变送器来检测，这个值与给定值进行t 匕较，得到偏差，模拟调节器依一定控制规律使操作变量变化”以使偏差趋近于零”其输出通过执行器作用于过程。
控制规律用对应的模拟硬件来实现，控制规律的修改需要更换模拟硬件。
二、微机过程控制系统图5-1-2微机过程控制系统基本框图以微型计算机作为控制器。
控制规律的实现，是通过软件来完成的。
改变控制规律，只要改变相应的程 序即可。
三、数字控制系统DDC图5-1-3 DDC 系统构成框图DDC(Direct Digital Congtrol)系统是计算机用于过程控制的最典型的一种系统。
微型计算 机通过过程输入通道对一个或多个物理量进行检测，并根据确定的控制规律(算法)进行计算，通过输出通道直接去控制执行机构”使各被控量达到预定的要求。
由于计算机的决策直接作用于过程，故称 为直示印录警显打记报微型计隽机微型计算机A/D接数字控制。
DDC系统也是计算机在工业应用中最普遍的一种形式。
5.1.2模拟PID调节器—、模拟PID控制系统组成图5 — 1—4模拟PID控制系统原理框图二、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。
1 、PID调节器的微分方程I t 丁de(t)曲)"(t)〒理)出丁口dt式中e(t) r(t) c(t)2 、PID调节器的传输函数D ⑸—K P1 1 KS“G TS三、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。
pid控制的基本原理解释及应用
PID控制的基本原理解释及应用1. 什么是PID控制PID控制是指一种常用的闭环控制算法，代表了比例 Proportional、积分Integral 和微分 Derivative 这三个控制项。
PID控制通过根据目标设定值与实际值之间的误差，综合调整这三个控制项的权重来实现对控制系统的精确控制。
2. PID控制的基本原理PID控制的基本原理是通过对误差的比例项、积分项和微分项进行加权求和，得到最终的控制量。
下面分别介绍这三个控制项的作用：2.1 比例项（P项）比例项根据误差的大小来直接产生控制量的变化。
比例项越大，控制量的变化越剧烈，系统响应速度越快，但也容易引起过冲现象；比例项越小，控制量的变化越缓慢，系统响应速度越慢，但也更稳定。
2.2 积分项（I项）积分项通过积分误差的累积来产生控制量的变化。
积分项的作用是消除比例控制器无法消除的稳态误差，使得系统能够更好地追踪目标设定值。
但过大的积分项可能导致系统超调和震荡，过小则无法完全消除稳态误差。
2.3 微分项（D项）微分项根据误差的变化率来调整控制量的变化速度。
微分项的作用是抑制系统的超调和震荡，提高系统的稳定性和响应速度。
但过大的微分项可能导致过度抑制系统振荡，过小则无法有效抑制振荡。
3. PID控制的应用PID控制广泛应用于工业过程控制、机器人控制以及自动化系统中的各种调节过程。
下面列举了一些常见的应用场景：3.1 温度控制在温度控制领域，PID控制被广泛应用于热处理、恒温恒湿等各种需要对温度进行精确控制的过程。
PID控制通过实时调整加热器的功率或冷却器的风扇转速，使得系统保持在目标温度附近。
3.2 速度控制在机械传动领域，PID控制常被用于调节电机的转速。
通过根据设定转速与实际转速之间的误差，调整电机的驱动力以保持恒定的转速。
这在自动化生产线上非常常见，如流水线上的传送带、机器人臂等。
3.3 流量控制在流体控制领域，PID控制可以用来调节阀门的开度，以实现精确的流量控制。
PID自动控制控制基本原理与控制算法
PID自动控制控制基本原理与控制算法PID自动控制是一种常用的控制方法，其基本原理是通过对被控对象的输出与期望值之间的差异进行反馈调节，从而实现对被控对象的精确控制。
PID控制算法由三个部分组成，分别是比例控制、积分控制和微分控制。
下面将详细介绍PID自动控制的基本原理和控制算法。
比例控制是PID控制的基本组成部分，它根据被控对象的输出与期望值之间的差异的大小来产生控制器的输出信号。
比例控制的输出与差异成正比，输出信号等于比例增益乘以差异。
比例增益决定了输出信号对差异的敏感程度，当比例增益较大时，控制器的输出信号会更加敏锐地响应差异，但也容易产生震荡或超调现象。
因此，比例增益需要根据被控对象的特性进行适当调整，以实现稳定的控制效果。
积分控制是为了解决比例控制无法完全消除静差的问题。
静差指的是被控对象输出与期望值之间的稳态偏差。
积分控制会根据差异的积分累加值来产生控制器的输出信号。
积分控制可以通过累加差异的方式来积累静差，并且随着时间的增加，积分增益的效果会越来越显著。
通过积分控制可以消除系统的静态误差，提高系统的稳定性和精度。
然而，过大的积分增益也可能导致振荡或超调，因此需要根据实际情况进行调整。
微分控制是为了解决比例控制和积分控制在快速响应和消除振荡方面的不足。
微分控制会根据差异的变化率来产生控制器的输出信号。
微分控制可以通过控制差异变化的速率来实现快速响应和消除振荡。
然而，过大的微分增益可能会引入噪声干扰或增强系统的震荡，因此需要合理选择微分增益。
PID控制算法是将比例控制、积分控制和微分控制三者综合起来进行控制，以实现对被控对象的精确控制。
PID控制器的控制信号由比例响应、积分响应和微分响应三者组成，通过调整三者之间的权重来实现控制效果的调整。
PID控制算法的具体形式可以表示为：u(t)=Kp·e(t)+Ki·∫e(t)dt+Kd·de(t)/dt其中，u(t)表示控制器的输出信号，Kp、Ki和Kd分别为比例增益、积分增益和微分增益，e(t)表示被控对象的输出与期望值之间的差异，∫e(t)dt表示差异的积分，de(t)/dt表示差异的微分。
pid控制的基本原理
PID 控制的基本原理1．PID 控制概述当今的自动控制技术绝大部分是基于反馈概念的。
反馈理论包括三个基本要素：测量、比较和执行。
测量关心的是变量，并与期望值相比较，以此误差来纠正和控制系统的响应。
反馈理论及其在自动控制中应用的关键是：做出正确测量与比较后，如何用于系统的纠正与调节。
在过去的几十年里，PID 控制，也就是比例积分微分控制在工业控制中得到了广泛应用。
在控制理论和技术飞速发展的今天，在工业过程控制中 95%以上的控制回路都具有 PID 结构，而且许多高级控制都是以 PID 控制为基础的。
PID 控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成，它的基本原理比较简单，基本的 PID 控制规律可描述为：G S K P K1 K D S(1-1)PID 控制用途广泛，使用灵活，已有系列化控制器产品，使用中只需设定三个参数（K P，K I和 K D）即可。
在很多情况下，并不一定需要三个单元，可以取其中的一到两个单元，不过比例控制单元是必不可少的。
PID 控制具有以下优点：（1）原理简单，使用方便，PID 参数K P、K I和 K D可以根据过程动态特性变化，PID 参数就可以重新进行调整与设定。
（2）适应性强，按 PID 控制规律进行工作的控制器早已商品化，即使目前最新式的过程控制计算机，其基本控制功能也仍然是 PID 控制。
PID 应用范围广，虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过适当简化，也可以将其变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，就可以进行 PID 控制了。
（3）鲁棒性强，即其控制品质对被控对象特性的变化不太敏感。
但不可否认 PID 也有其固有的缺点。
PID 在控制非线性、时变、偶合及参数和结构不缺点的复杂过程时，效果不是太好；最主要的是：如果 PID 控制器不能控制复杂过程，无论怎么调参数作用都不大。
在科学技术尤其是计算机技术迅速发展的今天，虽然涌现出了许多新的控制方法，但 PID 仍因其自身的优点而得到了最广泛的应用，PID 控制规律仍是最普遍的控制规律。
pid控制的基本原理解释
pid控制的基本原理解释
PID控制是一种常用于工业自动化中的反馈控制算法，用于调节系统的输出以使其尽可能接近期望的目标值。
PID代表比例（Proportional）、积分（Integral）和微分（Derivative），这三个术语表示了PID控制的三个基本组成部分。
以下是PID控制的基本原理解释：
比例（Proportional）：比例控制是基于当前误差（实际值与目标值之间的差异）的大小来调节系统输出。
它产生一个与误差成正比的修正量，用于减小误差。
比例增益参数（Kp）控制了这个修正量的幅度。
较大的Kp值会产生更快的响应，但可能引起震荡或不稳定的系统行为。
积分（Integral）：积分控制用于消除持续的稳态误差，即即使比例控制后误差仍然存在的情况。
积分控制器根据误差的累积值来生成修正量，以减小这种稳态误差。
积分时间常数（Ti）是控制积分作用的参数，适当调整可以改善系统的稳态性能。
微分（Derivative）：微分控制用于预测误差的变化率，并根据这个变化率生成修正量，以防止系统的过度响应。
微分控制器对误差的变化速率进行干预，有助于减小系统的震荡和不稳定行为。
微分时间常数（Td）控制了微分作用的影响，适当调整可以改善系统的动态响应。
PID控制通过结合比例、积分和微分三个部分的修正量，实现了对系统响应的精确控制。
它可以适用于各种不同的控制系统，从温度控制到机械运动控制等。
在实际应用中，需要根据系统的特性和性能要求来调整PID参数，以达到稳定、快速和准确的控制效果。
自动控制系统PID调节及控制知识
变频器PID调节口诀PID的参数设置可以参照一下来进行:参数整定找最佳，从小到大顺序查先是比例后积分，最后再把微分加曲线振荡很频繁，比例度盘要放大曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳曲线偏离回复慢，积分时间往下降曲线波动周期长，积分时间再加长曲线振荡频率快，先把微分降下来动差大来波动慢。
微分时间应加长理想曲线两个波，前高后低4比1一看二调多分析，调节质量不会低自动控制系统PID调节及控制知识（什么是PID控制）1. PID调试步骤没有一种控制算法比PID调节规律更有效、更方便的了。
现在一些时髦点的调节器基本源自PID。
甚至可以这样说：PID调节器是其它控制调节算法的吗。
为什么PID应用如此广泛、又长久不衰？因为PID解决了自动控制理论所要解决的最基本问题，既系统的稳定性、快速性和准确性。
调节PID的参数，可实现在系统稳定的前提下，兼顾系统的带载能力和抗扰能力，同时，在PID调节器中引入积分项，系统增加了一个零积点，使之成为一阶或一阶以上的系统，这样系统阶跃响应的稳态误差就为零。
由于自动控制系统被控对象的千差万别，PID的参数也必须随之变化，以满足系统的性能要求。
这就给使用者带来相当的麻烦，特别是对初学者。
下面简单介绍一下调试PID参数的一般步骤：1．负反馈自动控制理论也被称为负反馈控制理论。
首先检查系统接线，确定系统的反馈为负反馈。
例如电机调速系统，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。
其余系统同此方法。
2．PID调试一般原则a.在输出不振荡时，增大比例增益P。
b.在输出不振荡时，减小积分时间常数Ti。
c.在输出不振荡时，增大微分时间常数Td。
3．一般步骤a.确定比例增益P确定比例增益P 时，首先去掉PID的积分项和微分项，一般是令Ti=0、Td=0（具体见PID的参数设定说明），使PID为纯比例调节。
输入设定为系统允许的最大值的60%~70%，由0逐渐加大比例增益P，直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例增益P逐渐减小，直至系统振荡消失，记录此时的比例增益P，设定PID的比例增益P为当前值的60%~70%。
PID 基础知识
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、比例控制（P）：比例控制是最常用的控制手段之一，比方说我们控制一个加热器的恒温100度，当开始加热时，离目标温度相差比较远，这时我们通常会加大加热，使温度快速上升，当温度超过100度时，我们则关闭输出，通常我们会使用这样一个函数e(t) = SP – y(t)-u(t) = e(t)*PSP——设定值e(t)——误差值y(t)——反馈值u(t)——输出值P——比例系数滞后性不是很大的控制对象使用比例控制方式就可以满足控制要求，但很多被控对象中因为有滞后性。
也就是如果设定温度是200度，当采用比例方式控制时，如果P选择比较大，则会出现当温度达到200度输出为0后，温度仍然会止不住的向上爬升，比方说升至230度，当温度超过200度太多后又开始回落，尽管这时输出开始出力加热，但温度仍然会向下跌落一定的温度才会止跌回升，比方说降至170度，最后整个系统会稳定在一定的范围内进行振荡。
如果这个振荡的幅度是允许的比方说家用电器的控制，那则可以选用比例控制2、比例积分控制（PI）：积分的存在是针对比例控制要不就是有差值要不就是振荡的这种特点提出的改进，它常与比例一块进行控制，也就是PI控制。
其公式有很多种，但大多差别不大，标准公式如下：u(t) = Kp*e(t) + Ki∑e(t) +u0u(t)——输出Kp——比例放大系数Ki——积分放大系数e(t)——误差u0——控制量基准值（基础偏差）大家可以看到积分项是一个历史误差的累积值，如果光用比例控制时，我们知道要不就是达不到设定值要不就是振荡，在使用了积分项后就可以解决达不到设定值的静态误差问题，比方说一个控制中使用了PI控制后，如果存在静态误差，输出始终达不到设定值，这时积分项的误差累积值会越来越大，这个累积值乘上Ki后会在输出的比重中越占越多，使输出u(t)越来越大，最终达到消除静态误差的目的PI两个结合使用的情况下，我们的调整方式如下：1、先将I值设为0，将P值放至比较大，当出现稳定振荡时，我们再减小P值直到P值不振荡或者振荡很小为止（术语叫临界振荡状态），在有些情况下，我们还可以在些P值的基础上再加大一点。
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可靠且性能是否基本良好的判断；
设置好控制器的正反作用和PID参数； 按无扰动切换的要求将控制从手动切换到自动。
复杂控制系统通常有：
串级控制系统 前馈控制系统 大纯滞后控制系统
比值控制系统
均匀控制系统 分程控制系统 选择控制系统 推断控制系统
经验法
• 若将控制系统按液位、流量、温度和 压力参数来分类，属于同一类别的
系统，其对象特性往往比较相近，所以无论是控制器形式还是所整定的参数 均可相互参考。经验法即是按受控变量的性质提出控制参数的合理范围。
•
•
a)、流量系统
它是典型的快过程，且往往具有噪声，对这种过程，多用比例积分作用， 且比例度要大，积分时间可以小一点。
积分饱和及其防止
• 积分饱和：对于常规的PI和PID控制器，只要受控变量与设定值
之间有偏差，控制器的积分动作就要使他的输出不停地变化，如果由
于阀门已关闭、已全开或设备（如泵）出现故障而失去控制作用，那 么偏差不会被消除。然而控制器还是要试图校正这个偏差，如果给予
足够时间，积分动作将达到某个限值并停留在该值，这种现象称为积
经验法
参数 系统 比例度 积分时间（s） 温度 20-60 流量 40-100 压力 30-70 液面 20-80 3-10 0.1-1 0.4-3 微分时间(s) 0.5-3
• 经验法非常有用，工业生产上大多数 系统只要用这种经验法即能满足要求， 假若还需要更精确调整的话，它起码 提供了合适的初值。需要注意的
自动化 英买作业区培训教材
u(t)
e
被控参数对时间的曲线
SP
余差
t
• • • • • • •
u(t)=Pbe(t)+1/Ti∫0tedt+Tdde/dt+u0 u(t)：控制输出信号 e(t)：设定值与测量信号之差 Pb： 比例度 Ti： 积分时间 Td： 微分时间 u0： 当偏差为零时的输出信号，它反映了比例控制的 工作点
是这里的按受控变量类型选择控制参数的做法，都是对具有与典型过 程相近的特性而言的，而生产上有时却并非如此，如少数温度系统却
具有流量系统的快速特性，这时控制器的选择和参数整定就应参照典
型流量系统而不是典型的温度系统。
控制系统的投运
• 经过控制系统设计、仪表调校、安装后，接下来的工作就是控制系统的
投运。也就是将工艺生产从手操状态切入自动控制状态。这工作若做的不好， 会给生产带来很大的波动。由于在化工生产中普遍存在高温、高压、易燃、
易爆、有毒等工艺场合，在这些地方投运控制系统，自控人员会担一定风险。
因而控制系统的投运工作往往是鉴别自控人员是否具有足够的实践经验和清 晰的控制理论概念的一个重要标准。在这些严峻的场合投运控制系统必须做 到胆大而心细。
控制系统的投运
详细了解工艺，对投运中可能出现的问题有所估计； 吃透控制系统的设计意图； 在现场，通过简单的操作对有关仪表（包括控制阀）的功能做出是否
什么是PID控制
• PID控制是控制系统的心脏，他的作用是将测量变送信号与设定值相比较 产生偏差值，并按一定的运算规律产生输出信号给控制对象，最终达到控制 被控对象的目的。 • 我们在2000年DCS系统升级时曾经从桑塔木借用了一个PID控制器，它 是单回路的，手自动可以切换。常规的控制规律有比例（P）、积分（I）、 微分（D）。
经验法
• • • • b)、液位系统 对只需要实现平均液位控制的地方，宜用纯比例作用，且比例度要大。 c)、压力系统 压力环路的运行有的很快，有的很慢，对于其性质接近流量系统的仿照 典型流量系统来选择控制器型式和参数，对于有多容对象组成的慢过程，可 以参照典型的温度系统。 d)、温度系统 • 对于间接加热的温度系统，因为它具有测量变送滞后和热传递滞后，所 以显得很缓慢，比例度设置范围为20-60，具体还取决于温度变送范围和控 制阀的具体情况，一般积分时间较大，微分时间约是积分时间的四分之一。
单回路控制系统方框图
△x
•△x = Xm – Xs •(e=r-b)
Xs
Xm
(e)——偏差(error) (r)——给定值 (setpoint) (b)——测量值 (measurement)
三种运算规律的作用
比例作用(P): 优点：简单，调整方便，反y应迅速。 缺点：容易造成系统震荡，不稳定，且会产生余差。 积分作用(I)： 优点：消除稳态余差。 缺点：积分作用过强时（即Ti 过小），可能使控制系统不稳定,。 微分作用(D)： 优点：超前作用增强，也就是消除控制的滞后，稳定性得到加强。 缺点：对高频噪声起放大作用
分饱和现象。 • 为了防止积分饱和现象的发生,通常采用对控制输出进行限幅措
施,对于DCS系统中PID控制采取参数调整也可以数的整定
• 控制参数有很多整定方法，如可以利用积分准则（ISE、IAE或ITAE等） 求取最佳参数，但这种方法必须知道对象模型，而且比较费时，他一般适用 于科研工作中做方案比较用，还有几种比较实用的方法： 经验法 临界比例度法 衰减振荡法 响应曲线法