PID原理和參數調試
2019-11-6新聞
PID控制器（比例-積分-微分控制器），由比例單元（P）、積分單元（I）和微分單元（D）組成。
可以通過調整這三個單元的增益Kp，Ki和Kd來調定其特性，PID控制器主要適用于基本上線性，且動態特性不隨時間變化的系統。
一、基礎理論
PID是以它的三種糾正算法而命名。受控變數是三種算法（比例、積分、微分）相加后的結果，即為其輸出，其輸入為誤差值（設定值減去測量值后的結果）或是由誤差值衍生的信號。若定義 {displaystyle u(t)} u(t)為控制輸出，PID算法可以用下式表示：
其中
Kp：比例增益，是調適參數
Ki：積分增益，也是調適參數
Kd：微分增益，也是調適參數
e：誤差=設定值（SP）- 回授值（PV）
t：目前時間
1.比例控件
比例控制考慮當前誤差，誤差值和一個正值的常數Kp（表示比例）相乘。
如下圖，不同比例增益Kp下，受控變數對時間的變化（Ki和Kd維持定值）：
2.積分控件
積分控制考慮過去誤差，將誤差值過去一段時間和（誤差和）乘以一個正值的常數Ki。
如下圖，不同積分增益Ki下，受控變數對時間的變化（Kp和Kd維持定值）：
3.微分控件
微分控制考慮將來誤差，計算誤差的一階導，并和一個正值的常數Kd相乘。
如下圖，不同微分增益Kd下，受控變數對時間的變化（Kp和Ki維持定值）：
二、參數調試
PID的參數調試是指通過調整控制參數（比例增益、積分增益/時間、微分增益/時間）讓系統達到最佳的控制效果。
穩定性（不會有發散性的震蕩）是首要條件，此外，不同系統有不同的行為，不同的應用其需求也不同，而且這些需求還可能會互相沖突。
PID只有三個參數，在原理上容易說明，但PID參數調試是一個困難的工作，因為要符合一些特別的判據，而且PID控制有其限制存在。歷史上有許多不同的PID參數調試方式，包括齊格勒－尼科爾斯方法等，其中也有一些已申請專利。
3.各調試方法對比
4.調整PID參數對系統的影響
