(完整版)PID控制算法与策略

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(完整版)PID控制规律及数字PID基本算法

c(t)
Gc (s)
3、比例微分控制
1 u(t)
) Ti s
K p (1 Ti s) Ti s
入了相位滞后，使得系统相对稳定性变差；一阶微分环节的出现，提高了系统的阻尼程度，缓和了控制器零极点对系统稳定性及动态过程的不利影响。
微分控制能反应输入信号的变化趋势，因此在输入信
r(t)

连续PID控制算例
开环传递函数：
G(s)
6
(s 1)(s 2)(s 3)
原系统 PI控制
Matlab/Simulink
PID控制
1.6
1.4
原系统 PI控制
PI控制器：比例系数Kp=3.1815、积分时间常数
1.2
PID控制 Ti=1.345
1
PID控制器：比例系数Kp=4.7787、积分时间常数
系统的快速性及相对稳定性。
PID控制器的时域表达式：
u(t
)

K
p
[e(t
)

1 Ti

e(t)dt
0
Td
de(t ) ] dt
二、连续PID传递函数的离散化
各环节的离散化处理
r(t)

e(t) K p
Td s
c(t)
1/ Ti s
u(t)
r(t)

e(t) c(t)
T
e*(t) K p
为0,0.9,3时系统的阶跃响应。
黄色线对应比例系数为2，微分系数为0时的阶跃响应紫色线对应比例系数为2，微分系数为0.9时的阶跃响应青色线对应比例系数为2，微分系数为3时的阶跃响应
随着微分作用的增强，系统的超调量减小，系统的阻尼程度提高，相对平稳性变好，调整时间缩短，快速性变好

pid算法的原理和算法

pid算法的原理和算法【最新版】目录1.PID 算法的概念和组成2.PID 算法的工作原理3.PID 算法的应用范围和优势4.PID 算法的参数调整方法5.PID 算法的发展和展望正文一、PID 算法的概念和组成PID 算法，即比例 - 积分 - 微分算法，是一种在自动控制领域中应用最为广泛的调节器控制规律。

它主要由比例控制、积分控制和微分控制三个部分组成，简称为 PID 控制。

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

二、PID 算法的工作原理PID 算法的工作原理主要基于对被控对象的偏差（实际值与期望值之间的差值）进行控制。

比例控制根据偏差的大小调整控制量，积分控制则根据偏差的累积值调整控制量，微分控制则根据偏差的变化速度调整控制量。

这三种控制方式相互结合，可以有效地提高控制系统的稳定性和响应速度。

三、PID 算法的应用范围和优势PID 算法在工程实际中应用广泛，尤其适用于那些结构和参数不能完全掌握或无法得到精确数学模型的对象。

当控制理论的其他技术难以采用时，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。

此外，PID 算法具有结构简单、参数相互独立、选定方便等优点，可以有效地提高控制系统的性能。

四、PID 算法的参数调整方法PID 算法的参数调整方法有很多，例如试凑法、临界比例度法、扩充临界比例度法等。

这些方法都可以在一定程度上提高控制系统的性能，但需要根据具体的实际情况选择合适的方法。

五、PID 算法的发展和展望随着科学技术的不断发展，PID 算法也在不断地完善和提高。

未来的发展趋势主要包括进一步提高 PID 算法的性能，例如通过引入智能优化算法、神经网络等技术；另一方面，则是将 PID 算法应用于更广泛的领域，如机器人控制、自动驾驶等。

综上所述，PID 算法作为一种经典的自动控制算法，在工程实际中具有广泛的应用和优越的性能。

pid电机控制算法

pid电机控制算法（原创版）目录1.PID 电机控制算法概述2.PID 电机控制算法的工作原理3.PID 电机控制算法的优点和缺点4.PID 电机控制算法在实际应用中的案例5.总结正文一、PID 电机控制算法概述PID 电机控制算法，全称为比例 - 积分 - 微分电机控制算法，是一种广泛应用于电机控制的经典算法。

它主要通过计算电机的误差，然后通过比例、积分、微分三个部分的调节，使电机达到期望的速度或位置。

二、PID 电机控制算法的工作原理PID 电机控制算法的工作原理主要分为三个部分：比例控制、积分控制和微分控制。

1.比例控制：当电机的实际速度低于期望速度时，比例控制器会输出一个正向的电压，使电机加速。

反之，当电机的实际速度高于期望速度时，比例控制器会输出一个负向的电压，使电机减速。

2.积分控制：积分控制器的主要作用是消除电机运行过程中的误差。

当电机的实际速度与期望速度存在偏差时，积分控制器会根据偏差的大小和累积的时间，输出一个相应的电压，使电机朝期望速度方向运动。

3.微分控制：微分控制器的主要作用是预测电机的动态响应。

当电机的实际速度突然变化时，微分控制器会根据变化的速率，输出一个相应的电压，使电机能够快速响应并达到新的期望速度。

三、PID 电机控制算法的优点和缺点PID 电机控制算法的优点主要有：响应速度快，稳定性好，适用于各种类型的电机。

然而，它也存在一些缺点，如对于非线性负载的电机，需要手动调整 PID 参数，而且不同的电机可能需要不同的 PID 参数，这就增加了使用的复杂性。

四、PID 电机控制算法在实际应用中的案例PID 电机控制算法在实际应用中非常广泛，例如在电动汽车、机器人、自动化生产线等中都有应用。

例如，在电动汽车中，PID 电机控制算法可以精确控制电机的转速和转矩，从而使电动汽车能够平稳、高效地运行。

五、总结总的来说，PID 电机控制算法是一种非常成熟、有效的电机控制算法。

它能够快速响应电机的实际运行状态，精确控制电机的转速和转矩，从而使电机能够达到期望的工作状态。

PID控制算法（PID控制原理与程序流程）

PID控制算法（PID控制原理与程序流程）⼀、PID控制原理与程序流程(⼀)过程控制的基本概念过程控制――对⽣产过程的某⼀或某些物理参数进⾏的⾃动控制。

1、模拟控制系统图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⽐较，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。

2、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。

3、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。

(⼆)模拟PID调节器1、模拟PID控制系统组成图5－1－4 模拟PID控制系统原理框图2、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。

a、PID调节器的微分⽅程式中b、PID调节器的传输函数a、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。

b、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。

c、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。

PID控制算法与策略

PID控制算法与策略PID（Proportional-Integral-Derivative，比例-积分-微分）控制算法是一种常用的控制算法，广泛应用于工业控制、机器人控制、自动化控制等领域。

PID控制算法包括三个部分，分别是比例控制、积分控制和微分控制，通过调整这三个控制部分的权重和参数，可以实现精确的控制目标。

比例控制是PID控制算法的基础，它根据控制目标与实际输出之间的差别，按照一定的比例进行控制。

比例控制的输出与偏差成正比，比例系数KP越大，控制输出越大，系统响应也就越快，但可能会出现超调现象。

相反，比例系数KP越小，系统响应越慢，但也能减小超调。

积分控制是为了消除系统的稳态误差而引入的。

积分控制是根据系统的偏差历史累积值，按照一定的积分系数KI进行控制。

通过积分控制，能够消除系统存在的常态误差，提高系统的稳定性。

积分控制可以加快系统的响应速度，但过大的积分系数KI可能会引起系统的不稳定。

微分控制是为了抑制系统的震荡现象而引入的。

微分控制根据系统的偏差变化率，按照一定的微分系数KD进行控制。

微分控制可以提前预测系统的运动趋势，对系统的运动进行抑制，从而提高系统的稳定性。

微分控制可以减小系统的超调，但过大的微分系数KD可能会引起系统的振荡。

PID控制器的输出是比例控制、积分控制和微分控制三个部分的加权和。

其中，比例部分P与偏差成比例，积分部分I与偏差历史累积值成比例，微分部分D与偏差变化率成比例。

PID控制通过合理调整比例系数KP、积分系数KI和微分系数KD的参数，可以实现系统的快速响应、减小超调、提高稳定性等多种控制目标。

在实际应用中，PID控制算法还可以根据系统的动态特性和需求，采用不同的策略进行控制。

常见的PID控制策略包括：1.增量PID控制：根据前后两次采样值的差别进行控制，可以有效抑制噪声的影响，提高控制的精度和稳定性。

2.自适应PID控制：根据系统的动态变化，自适应地调整比例、积分和微分系数的参数，能够适应不同工况下的控制需求。

(完整版)PID控制算法与策略

第四章控制算法与策略按偏差的比例、积分和微分进行控制的控制器（简称为PID控制器、也称PID 调节器），是过程控制系统中技术成熟、应用最为广泛的一种控制器。

它的算法简单，参数少，易于调整，并已经派生出各种改进算法。

特别在工业过程控制中，有些控制对象的精确数学模型难以建立，系统的参数不容易确定，运用控制理论分析综合要耗费很大代价，却不能得到预期的效果。

所以人们往往采用PID控制器，根据经验进行在线整定，一般都可以达到控制要求。

随着计算机特别是微机技术的发展，PID控制算法已能用微机简单实现。

由于软件系统的灵活性，PID算法可以得到修正而更加完善［14］。

在本章中，将着重介绍基于数字PID控制算法的系统的控制策略。

4.1采用周期T的选择采样周期T在微机控制系统中是一个重要参数，它的选取应保证系统采样不失真的要求，而又受到系统硬件性能的限制。

采样定理给出了采样频率的下限，据此采样频率应满足，①'2①，其中①是原来信号的最高频率。

从控制性能Smm来考虑，采样频率应尽可能的高，但采样频率越高，对微机的运行速度要求越高，存储容量要求越大，微机的工作时间和工作量随之增加。

另外，当采样频率提高到一定程度后，对系统性能的改善已不明显［14］。

因此采样频率即采样周期的选择必须综合考虑下列诸因素：（1）作用于系统的扰动信号频率。

扰动频率越高，则采样频率也越高，即采样周期越小。

（2）对象的动态特性。

采样周期应比对象的时间参数小得多，否则采样信号无法反映瞬变过程。

（3）执行器的响应速度。

如果执行器的响应速度比较缓慢，那么过短的采样周期和控制周期将失去意义。

（4）对象的精度要求。

在计算机速度允许的情况下，采样周期越短，系统调节的品质越好。

(5)测量控制回路数。

如果控制回路数多，计算量大，则采样周期T越长,否则越小。

(6)控制算法的类型。

当采用PID算式时，积分作用和微分作用与采样周期T的选择有关。

选择采样周期T太小，将使微分积分作用不明显。

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。

(完整版)PID控制算法介绍与实现

PID控制算法介绍与实现一、PID的数学模型在工业应用中PID及其衍生算法是应用最广泛的算法之一，是当之无愧的万能算法，如果能够熟练掌握PID算法的设计与实现过程，对于一般的研发人员来讲，应该是足够应对一般研发问题了，而难能可贵的是，在很多控制算法当中，PID控制算法又是最简单，最能体现反馈思想的控制算法，可谓经典中的经典。

经典的未必是复杂的，经典的东西常常是简单的，而且是最简单的。

PID算法的一般形式：PID算法通过误差信号控制被控量，而控制器本身就是比例、积分、微分三个环节的加和。

这里我们规定（在t时刻）：1.输入量为i(t)2.输出量为o(t)3.偏差量为err(t)=i(t)− o(t)u(t)=k p(err(t)+1T i.∫err(t)d t+T D d err(t)d t)二、PID算法的数字离散化假设采样间隔为T，则在第K个T时刻：偏差err(k)=i(k) - o(k)积分环节用加和的形式表示，即err(k) + err(k+1) + …微分环节用斜率的形式表示，即[err(k)- err(k−1)]/T; PID算法离散化后的式子：u(k)=k p(err(k)+TT i.∑err(j)+T DT(err(k)−err(k−1)))则u(k)可表示成为：u(k)=k p(err(k)+k i∑err(j)+k d(err(k)−err(k−1)))其中式中：比例参数k p：控制器的输出与输入偏差值成比例关系。

系统一旦出现偏差，比例调节立即产生调节作用以减少偏差。

特点：过程简单快速、比例作用大，可以加快调节，减小误差；但是使系统稳定性下降，造成不稳定，有余差。

积分参数k i：积分环节主要是用来消除静差，所谓静差，就是系统稳定后输出值和设定值之间的差值，积分环节实际上就是偏差累计的过程，把累计的误差加到原有系统上以抵消系统造成的静差。

微分参数k d：微分信号则反应了偏差信号的变化规律，或者说是变化趋势，根据偏差信号的变化趋势来进行超前调节，从而增加了系统的快速性。

(完整版)PID控制规律及数字PID基本算法

积分微分
u* (t )
离散化过程相当于脉冲序列调制过程
脉冲信号：

(t

T
)

kT ) k 0

e*(t) e(t) (t kT ) e(kT ) (t kT ) k 0,1,2,K
k 0
k 0
积分环节的离散化处理
PID控制规律及数字PID基本算法
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知识回顾
系统控制的目标
r(t) e(t)
u(t)

校正环节 Gc (s)
c(t)
执行机构
检测单元
c(t)
被控对象 G(s)
控制目标：系统准确性、稳定性、快速性要求系统评价：稳态特性、动态特性稳态特性：稳态误差（误差度），与系统型次及开环增益相关动态特性：时域指标（超调量、调整时间等）；频域指标（稳定裕度、剪切频率、中频宽度、带宽等经典系统分析方法：时域、频域法、根轨迹等（开环分析闭环）系统校正：串联校正、反馈校正、复合校正、频率特性校正
2
2.5
3
time(s)
rin,yout
五、小结与数字PID应用中的核心问题
小结 1、理解并掌握PID控制器中比例、积分、微分在调节系统稳态
特性与动态特性中的作用 2、掌握数字PID位置式、增量式的基本算法与特点 3、能够利用基本程序语言实现位置式增量式的程序编写后续学习内容 1、PID参数的整定问题（周三实验介绍关于PID工程整定方法及
系统校正单元由基本环节构成，包括比例环节、积分环节、惯性环节、一阶微分、二阶微分等，其中由比例、积分、微分环节构成的PID控制在工业控制中占有非常重要的地位，了解PID控制规律、掌握PID控制器设计方法是十分必要的。

PID控制算法与策略

PID控制算法与策略PID（比例-积分-微分）控制器是一种用于控制反馈系统的算法和策略。

PID控制算法结合了比例、积分和微分三个部分，通过对输出信号与目标值的误差进行运算，来调整控制器的输出信号，以实现系统的稳定控制。

比例（Proportional）控制是PID控制算法的第一个部分。

比例控制根据输出与目标值之间的误差，以比例关系调整控制器的输出信号。

当误差增大，控制器输出信号也相应增大，从而加快系统的响应速度。

然而，仅仅使用比例控制会导致系统出现超调、不稳定的情况。

积分（Integral）控制是PID控制算法的第二个部分。

积分控制根据输出与目标值之间的误差的累积量，调整控制器的输出信号。

积分控制主要用于消除系统的稳态误差。

当系统存在稳态误差时，积分控制会通过增加输出信号的累积量来消除这些误差，并使得系统的输出能够精确地达到目标值。

微分（Derivative）控制是PID控制算法的第三个部分。

微分控制根据输出与目标值之间的误差的变化率，调整控制器的输出信号。

微分控制主要用于提高系统的稳定性和动态响应。

通过微分控制，可以减小系统的超调量，使系统的输出更加平滑地接近目标值。

PID控制算法通过将比例、积分和微分控制部分的输出相加，得到最终的控制器输出信号。

通过适当的比例、积分和微分参数的调整，可以使系统的响应速度、稳态误差和稳定性等性能指标达到最佳。

PID控制算法常用于工业过程控制、机器人控制、自动化测量等领域。

在实际应用中，选择合适的PID控制算法参数是关键。

通常可以通过试探法、经验法或者自动调整方法（如Ziegler-Nichols方法）来确定PID算法的参数。

此外，根据不同的控制对象和控制要求，还可以对PID 算法进行改进和优化，如增加限幅、饱和、滞后等附加控制策略。

总之，PID控制算法是一种常用的控制反馈算法，通过比例、积分和微分控制来实现系统的稳定控制。

选择合适的PID算法参数和优化控制策略，可以提高系统的响应速度、稳态误差和稳定性，从而实现更好的控制效果。

(完整word版)PID控制

1. 模拟PID 控制1.1 模拟PID 控制的原理常规的模拟PID 控制系统原理框图如图1所示，该系统由模拟PID 控制器和被控对象组成。

其中r(t)为系统给定值,c(t)为系统的实际输出值，给定值域实际输出值构成控制偏差e(t))()()(t c t r t e -= （1-1）)(t e 作为PID 控制器的输入，)(t u 作为PID 控制器的输出和被控对象的输入。

所以，模拟PID 控制器的控制规律为 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=⎰t d i p dt t de T dt t e T t e K t u 0)()(1)()( （1-2）式中：p K ——比例系数；i T ——积分时间常数； d T ——微分时间常数。

对应的模拟PID 调节器的传递函数为：)11()()()(s T sT K s E s U s D d i p ++== （1-3）图1-1 模拟PID 控制结构框图1.2 PID 控制器各部分的作用从式(1-2)看到，PID 控制器的控制输出由比例、积分、微分三部分组成。

这三部分分别是:(1)比例部分)(t e K P在比例部分，比例系数p K 的作用在于加快系统的响应速度，提高系统调节精度。

加大p K 值，可以提高系统的开环增益，加快系统的响应速度，减小系统稳态误差，从而提高系统的控制精度，但会降低系统的相对稳定性，甚至可能造成闭环系统不稳定，使系统动、静态特性变坏。

（2）积分部分⎰ti pdt t e T K 0)( 从积分部分的数学表达式可以知道，只要存在偏差，则它的控制作用就会不断积累。

由于积分作用，当输入e(t)消失后，输出信号的积分部分⎰ti pdt t e T K 0)(有可能是一个不为零的常数。

可见，积分部分的作用可以消除系统的偏差。

在串联校正时，采用I 控制器可以提高系统的型别，以消除或减小系统的稳态误差，改善系统的稳态性能。

但积分控制使系统增加了一个位于原点的开环极点，使信号产生90°的相角滞后，于系统的稳定性不利。

(完整版)PID控制详解

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。

PID控制算法控制算法

PID控制算法控制算法1.PID控制算法的原理：-比例部分（P）：根据误差的大小，以比例系数的倍数调整控制器的输出。

一个较大的比例系数可以使系统的响应更加敏感，但可能引发过调和震荡；一个较小的比例系数可以减缓响应速度，但可能导致系统过于迟钝。

-积分部分（I）：根据误差累积的程度，以积分系数的倍数调整控制器的输出。

积分部分用来解决长时间累积误差的问题，减小系统的稳态误差。

但过大的积分系数可能导致系统不稳定。

-微分部分（D）：根据误差变化的速率，以微分系数的倍数调整控制器的输出。

微分部分用于预测误差变化的趋势，可以提前调整控制器的输出，减小过调和震荡的幅度。

2.PID控制算法的应用：-工业自动化：PID控制算法可以用来调节液位、温度、压力、流量等工业过程中的各种物理量。

通过对这些物理量的控制，可以实现生产过程的自动化和优化。

-机器人控制：PID控制算法可以用来控制机器人的位置、速度和力矩等。

通过对这些物理量的控制，可以使机器人实现准确的位置控制和运动轨迹规划。

-飞行器导航：PID控制算法可以用来控制飞行器的俯仰、横滚和偏航等。

通过对这些物理量的控制，可以使飞行器实现稳定的飞行和精确的导航。

3.PID控制算法的优缺点：-算法简单易于实现，计算量小。

-对被控制系统的响应速度快，可以实现快速稳定。

-可以通过调整比例、积分和微分系数来适应不同的控制要求。

然而，PID控制算法也存在以下缺点：-无法处理具有非线性特性的被控制系统。

-在存在模型不准确、系统参数变化较大等情况下，可能无法得到良好的控制效果。

-不适用于具有强耦合性的多变量系统。

为了解决这些问题，可以采用改进的PID控制算法，例如增加自适应性、模糊控制、神经网络控制等技术。

这些改进的算法可以更好地适应复杂的控制环境，并提高系统的鲁棒性和控制性能。

总结来说，PID控制算法是一种简单而有效的控制算法，具有广泛的应用领域。

虽然存在一些局限性，但通过改进和优化，可以进一步提高控制效果，满足不同的应用需求。

PID控制算法与策略

PID控制算法与策略PID控制算法是一种常用的控制算法，用于自动调节系统的输出使其尽可能接近设定值。

PID是Proportional-Integral-Derivative的缩写，分别代表比例、积分和微分三个控制策略。

比例控制是PID控制算法的基础。

它根据系统输出与设定值之间的差异来调节控制器的输出。

比例控制的思想是，当系统输出偏离设定值越多时，控制器的输出也应该越大。

比例控制的公式为输出=比例系数×（设定值-实际值）。

然而，仅仅使用比例控制可能会导致系统出现超调或震荡的问题。

为了解决这个问题，引入了积分控制。

积分控制通过累积系统输出与设定值之间的差异来调节控制器的输出。

积分控制的思想是，当系统输出偏离设定值一段时间后，控制器的输出应该逐渐增大，以消除偏差。

积分控制的公式为输出=比例系数×（设定值-实际值）+积分系数×累积偏差。

然而，仅仅使用积分控制可能会导致系统的响应过慢，不能及时调节。

为了解决这个问题，引入了微分控制。

微分控制通过系统输出变化的速度来调节控制器的输出。

微分控制的思想是，当系统输出发生快速变化时，控制器的输出也应该相应快速调整。

微分控制的公式为输出=比例系数×（设定值-实际值）+积分系数×累积偏差+微分系数×变化率。

综上所述，PID控制算法的公式为输出=比例系数×（设定值-实际值）+积分系数×累积偏差+微分系数×变化率。

其中，比例系数、积分系数和微分系数需要根据具体的系统特性进行调节。

比例系数决定了系统的响应速度和稳定性，积分系数决定了系统的静态误差和超调量，微分系数决定了系统的响应速度和抑制震荡的能力。

PID控制算法的应用广泛，常见于工业控制、自动化控制等领域。

例如，温度控制、压力控制、速度控制等都可以使用PID控制算法。

PID控制算法的优点是简单易懂、调节方便；缺点是对于复杂系统可能无法达到较好的控制效果，需要结合其他控制算法进行优化。

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控制原理及编程方法

pid控制原理及编程方法PID控制是一种常用的控制算法，可以根据给定的目标值和实际值，通过不断调整输出值，使得实际值尽可能接近目标值。

PID控制的原理可以通过以下几个步骤来理解和实现。

1. 比例控制（P控制）：根据目标值和实际值的偏差，乘以一个比例增益系数Kp得到控制量的变化量，作为输出。

控制量的变化量 = Kp * （目标值 - 实际值）2. 积分控制（I控制）：将偏差的累积值乘以一个积分增益系数Ki得到控制量的变化量，作为输出。

这个步骤主要是为了解决系统存在的偏差问题。

控制量的变化量 += Ki * （目标值 - 实际值）* Δt3. 微分控制（D控制）：根据偏差的变化率乘以一个微分增益系数Kd得到控制量的变化量，作为输出。

这个步骤主要是为了解决系统存在的过渡问题。

控制量的变化量 += Kd * （目标值变化率 - 实际值变化率） / Δt以上三个步骤得到的控制量的变化量之和即为最终的输出。

在编程实现PID控制时，可以按照以下步骤进行：1. 定义并初始化相关变量，包括比例增益系数Kp、积分增益系数Ki、微分增益系数Kd、目标值、实际值、偏差、偏差的累积值、上次偏差等。

2. 循环执行以下操作：a. 更新实际值。

b. 计算偏差（目标值 - 实际值）。

c. 计算控制量的变化量，包括比例控制量、积分控制量和微分控制量。

d. 更新偏差的累积值。

e. 计算最终输出值。

f. 控制执行相应操作（根据最终输出值控制系统）。

g. 等待一定时间间隔。

3. 重复步骤2直至达到控制目标。

需要注意的是，PID控制算法需要根据具体的应用场景，仔细选择合适的增益系数，以达到良好的控制效果。

PID控制及PID算法详细分析

PID控制及PID算法详细分析1.比例控制（P控制）：比例控制根据被控对象的当前偏差和被控变量的比例关系来计算控制器的输出。

它可以调整控制器对偏差的响应程度。

当偏差较大时，P控制会给出较大的修正量；当偏差较小时，修正量也较小。

比例控制的数学表达式为：\[U(t)=K_p*e(t)\]其中，\(U(t)\)为控制器的输出，\(K_p\)为比例增益，\(e(t)\)为被控变量的偏差。

2.积分控制（I控制）：积分控制根据被控对象历史偏差的累积来计算控制器的输出。

它可以消除稳态误差，即使被控变量达到期望值后仍然能够保持在期望值附近。

积分控制的数学表达式为：\[U(t) = K_i * \int_0^t{e(\tau)d\tau}\]其中，\(K_i\)为积分增益，\(e(\tau)\)为被控变量的偏差，\(\tau\)为积分时间。

3.微分控制（D控制）：微分控制根据被控对象偏差变化的速率来计算控制器的输出。

它可以提高系统的响应速度，并减小超调量。

微分控制的数学表达式为：\[U(t) = K_d * \frac{{de(t)}}{{dt}}\]其中，\(K_d\)为微分增益，\(de(t)/dt\)为被控变量偏差的变化率。

PID算法的输出可以通过上述三个部分的加权和来获得：\[U(t) = K_p * e(t) + K_i * \int_0^t{e(\tau)d\tau} + K_d *\frac{{de(t)}}{{dt}}\]根据被控对象的不同特性，三个部分的权重可以进行调整，以达到最佳的控制效果。

比例增益主要影响控制器的稳定性和超调量；积分增益主要影响系统的稳态误差；微分增益主要影响系统的响应速度和抗干扰能力。

PID控制算法的优点是简单易实现，适用于大多数控制系统。

但它也存在一些缺点，如对参数调整敏感、需要较长时间的试错过程等。

因此，在实际应用中，往往需要对PID控制器进行优化和改进，如采用自适应PID控制、模糊PID控制等方法。

PID算法原理及调整规律

PID算法原理及调整规律PID（比例-积分-微分）算法是一种常用的控制算法，用于调节和稳定系统的运行。

它可以根据系统的反馈信息，通过计算出一个控制量，使系统的输出值与期望值尽可能接近。

PID算法由比例控制器、积分控制器和微分控制器三个部分组成，各部分的输出经过加权后作为最终的控制量。

比例控制器是PID算法的第一个部分，根据系统当前的误差信息，计算出一个与误差成正比的控制量。

比例控制器的输出主要用来调节系统的响应速度，即使得系统能够快速地接近期望值。

比例控制器的输出与误差之间的关系可以表达为：控制量=Kp×误差，其中，Kp为比例增益系数。

积分控制器是PID算法的第二个部分，它根据系统历史上累积的误差信息，计算出一个与误差累积量成正比的控制量。

积分控制器的作用是消除系统的静态误差和周期性误差，使系统的输出与期望值保持精确度。

积分控制器的输出与误差累积量之间的关系可以表达为：控制量 = K i ×∫误差 dt，其中，Ki为积分增益系数，∫误差 dt为误差的累积值。

微分控制器是PID算法的第三个部分，它根据系统当前的变化速率，计算出一个与变化速率成正比的控制量。

微分控制器的作用是预测系统的未来状态，使系统的输出能够更加平稳地接近期望值。

微分控制器的输出与误差变化速率之间的关系可以表达为：控制量= Kd × d(误差)/dt，其中，Kd为微分增益系数，d(误差)/dt为误差的变化速率。

1.比例增益Kp的调整：比例增益越大，系统的响应速度越快，但可能引起系统的超调和震荡；比例增益越小，系统的响应速度越慢，但可以减小系统的震荡。

因此，根据系统的特性和需求，适当调整比例增益来平衡系统的响应速度和稳定性。

2.积分增益Ki的调整：积分增益主要用来消除系统的静态误差和周期性误差。

当系统的静态误差较大时，增大积分增益可以加速误差的消除；当系统的静态误差较小或不存在时，减小积分增益可以避免过度补偿引起的系统不稳定。

PID控制算法与策略

PID控制算法与策略比例（P）控制是基于被控制变量与设定值之间的误差来调整操作变量。

它通过比例增益系数来放大错误信号，从而产生调整的控制量。

比例控制是最基本的控制策略，它通过改变输入信号的大小来调整控制系统的输出。

比例控制的优点是快速响应、简单实现，但它也容易产生超调和稳态误差。

积分（I）控制是基于过去一段时间内误差的累积来调整操作变量。

它通过积分增益系数来放大累积误差信号，从而产生调整的控制量。

积分控制的作用是消除稳态误差，增强控制系统的稳定性。

然而，积分控制也容易引发震荡，并且响应速度较慢。

微分（D）控制是基于误差的变化率来调整操作变量。

它通过微分增益系数来放大误差的变化率信号，从而产生调整的控制量。

微分控制的作用是快速抑制过度调整和预测未来的变化趋势。

然而，微分控制也容易受到噪声的影响，并且对于非线性系统的控制效果有限。

PID控制算法通过将比例、积分和微分控制相结合，以权衡它们的优缺点来实现更优的控制效果。

PID控制算法的工作原理是根据当前的误差、过去的误差历史和误差的变化率来计算操作变量的调整量。

具体而言，PID控制算法的计算公式为：输出=P*当前误差+I*积分误差+D*微分误差在实际应用中，PID控制算法的策略有很多种。

其中一种常见的策略是传统PID控制策略，即使用比例、积分和微分控制算法来实现控制系统的闭环控制。

另一种策略是改进PID控制策略，即对传统PID算法进行修正或改进，以提升控制系统的性能。

常见的改进策略包括增加滤波器、添加防风过程等。

此外，还有一些高级的控制策略和算法可以与PID控制相结合，以实现更复杂的控制目标。

例如，模糊控制算法、自适应控制算法、预测控制算法等。

这些算法根据实际控制需求，通过引入更多的控制参数和更复杂的计算方式，以实现更精确、更高效的控制。

综上所述，PID控制算法是一种经典的控制算法，通过比例、积分和微分部分的组合，对控制系统的输出进行调整。

PID控制有多种策略和算法，可以根据实际需求选择合适的控制方案。

(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。