PID控制算法之精華

　　1.PID是閉環(huán)控制算法

　　因此要實(shí)現PID算法，必須在硬件上具有閉環(huán)控制，就是得有反饋。比如控制一個(gè)電機的轉速，就得有一個(gè)測量轉速的傳感器，并將結果反饋到控制路線(xiàn)上，下面也將以轉速控制為例。

　　2.PID是比例(P)、積分(I)、微分(D)控制算法

　　但并不是必須同時(shí)具備這三種算法，也可以是PD,PI,甚至只有P算法控制。我以前對于閉環(huán)控制的一個(gè)最樸素的想法就只有P控制，將當前結果反饋回來(lái)，再與目標相減，為正的話(huà)，就減速，為負的話(huà)就加速?，F在知道這只是最簡(jiǎn)單的閉環(huán)控制算法。

　　3.比例(P)、積分(I)、微分(D)控制算法各有作用

　　比例，反應系統的基本(當前)偏差e(t)，系數大，可以加快調節，減小誤差，但過(guò)大的比例使系統穩定性下降，甚至造成系統不穩定;

　　積分，反應系統的累計偏差，使系統消除穩態(tài)誤差，提高無(wú)差度，因為有誤差，積分調節就進(jìn)行，直至無(wú)誤差;

　　微分，反映系統偏差信號的變化率e(t)-e(t-1)，具有預見(jiàn)性，能預見(jiàn)偏差變化的趨勢，產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒(méi)有形成之前，已被微分調節作用消除，因此可以改善系統的動(dòng)態(tài)性能。但是微分對噪聲干擾有放大作用，加強微分對系統抗干擾不利。 積分和微分都不能單獨起作用，必須與比例控制配合。

　　4.控制器的P,I,D項選擇

　　下面將常用的各種控制規律的控制特點(diǎn)簡(jiǎn)單歸納一下：

　　(1)、比例控制規律P：采用P控制規律能較快地克服擾動(dòng)的影響，它的作用于輸出值較快，但不能很好穩定在一個(gè)理想的數值，不良的結果是雖較能有效的克服擾動(dòng)的影響，但有余差出現。它適用于控制通道滯后較小、負荷變化不大、控制要求不高、被控參數允許在一定范圍內有余差的場(chǎng)合。如：金彪公用工程部下設的水泵房冷、熱水池水位控制;油泵房中間油罐油位控制等。

　　(2)、比例積分控制規律(PI)：在工程中比例積分控制規律是應用最廣泛的一種控制規律。積分能在比例的基礎上消除余差，它適用于控制通道滯后較小、負荷變化不大、被控參數不允許有余差的場(chǎng)合。如：在主線(xiàn)窯頭重油換向室中F1401到F1419號槍的重油流量控制系統;油泵房供油管流量控制系統;退火窯各區溫度調節系統等。

　　(3)、比例微分控制規律(PD)：微分具有超前作用，對于具有容量滯后的控制通道，引入微分參與控制，在微分項設置得當的情況下，對于提高系統的動(dòng)態(tài)性能指標，有著(zhù)顯著(zhù)效果。因此，對于控制通道的時(shí)間常數或容量滯后較大的場(chǎng)合，為了提高系統的穩定性，減小動(dòng)態(tài)偏差等可選用比例微分控制規律。如：加熱型溫度控制、成分控制。需要說(shuō)明一點(diǎn)，對于那些純滯后較大的區域里，微分項是無(wú)能為力，而在測量信號有噪聲或周期性振動(dòng)的系統，則也不宜采用微分控制。如：大窯玻璃液位的控制。

　　(4)、例積分微分控制規律(PID)：PID控制規律是一種較理想的控制規律，它在比例的基礎上引入積分，可以消除余差，再加入微分作用，又能提高系統的穩定性。它適用于控制通道時(shí)間常數或容量滯后較大、控制要求較高的場(chǎng)合。如溫度控制、成分控制等。

　　鑒于D規律的作用，我們還必須了解時(shí)間滯后的概念，時(shí)間滯后包括容量滯后與純滯后。其中容量滯后通常又包括：測量滯后和傳送滯后。測量滯后是檢測元件在檢測時(shí)需要建立一種平衡，如熱電偶、熱電阻、壓力等響應較慢產(chǎn)生的一種滯后。而傳送滯后則是在傳感器、變送器、執行機構等設備產(chǎn)生的一種控制滯后。純滯后是相對與測量滯后的，在工業(yè)上，大多的純滯后是由于物料傳輸所致，如：大窯玻璃液位，在投料機動(dòng)作到核子液位儀檢測需要很長(cháng)的一段時(shí)間。

　　總之，控制規律的選用要根據過(guò)程特性和工藝要求來(lái)選取，決不是說(shuō)PID控制規律在任何情況下都具有較好的控制性能，不分場(chǎng)合都采用是不明智的。如果這樣做，只會(huì )給其它工作增加復雜性，并給參數整定帶來(lái)困難。當采用PID控制器還達不到工藝要求，則需要考慮其它的控制方案。如串級控制、前饋控制、大滯后控制等。

　　5.公式

　　6.問(wèn)題

　　Kp,Ti,Td三個(gè)參數的設定是PID控制算法的關(guān)鍵問(wèn)題。一般說(shuō)來(lái)編程時(shí)只能設定他們的大概數值，并在系統運行時(shí)通過(guò)反復調試來(lái)確定最佳值。因此調試階段程序須得能隨時(shí)修改和記憶這三個(gè)參數。

　　7.參數的自整定

　　在某些應用場(chǎng)合，比如通用儀表行業(yè)，系統的工作對象是不確定的，不同的對象就得采用不同的參數值，沒(méi)法為用戶(hù)設定參數，就引入參數自整定的概念。實(shí)質(zhì)就是在首次使用時(shí)，通過(guò)N次測量為新的工作對象尋找一套參數，并記憶下來(lái)作為以后工作的依據。

　　8.pid算法流程圖