很多自动化从业者都知道什么是PID控制，可能也经常使用，但具体分析不是很清楚。今天给大家详细讲解一下，希望能帮到你，也希望大家能改正错误，一起学习，一起进步！

随着科学技术的飞速发展，控制理论也经历了从经典控制理论到现代控制理论和今天的智能控制理论三个发展阶段。目前，在自动化领域有各种各样的控制器，但PID仍然是最基本和应用最广泛的控制器。

虽然PID控制器已经有70年的历史了，但是它结构简单，稳定性好，运行可靠，调节方便，这也是它作为经典控制器被广泛使用的原因。

所以足以说明其重要性。很多高校工科都会开设自动控制理论的课程，基本都会讲到PID调节器。总之，PID调节很重要。

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首先简单介绍一下PID。PID是比例、积分、微分的英文缩写，英文缩写是:PID(比例、比例、微分)

下面分别分析三种调节器:

众所周知，比例调节器是控制系统最基本的调节器，也是最简单的调节器，有点简单粗暴。只要系统的输出和输入之间存在误差，这个误差经过比例调节器后就会被放大，然后就可以控制执行器运动，进一步调节输出。反馈后，输入输出误差进一步减小，所以比例调节器是最基本的调节器。

因为比例调节器的输出与信号输入和输出信号反馈的误差成正比，所以只有比例调节器的系统必然存在稳态误差(系统稳定后系统输入和输出之间的信号差)。也就是说，系统稳定后，投入和产出永远不会相等。

Kp是比例调节器的调节参数。一般来说，增加KP会增强调节功能，但过多的Kp会使系统超调，导致稳定性差。

积分，顾名思义，就是一个积累的过程。积分调节器的输出与输入输出反馈误差的积分成正比，所以积分调节器的作用是消除稳态误差，这也是为什么在比例调节器中加入了积分调节器，因为比例调节器会有稳态误差，而积分调节器正好可以消除稳态误差。

积分是一个随时间递增的过程，也是系统输入输出误差不断累积的过程。所以即使是很小的稳态误差，只要用的时间长，也会被积分调节器累积放大。然后，输出控制致动器调整输出以减小稳态误差，直到其为零。

综上所述，我们用一个简单的比例+积分(PI)调节器，即可以很好的实现一个稳定的无稳态误差的系统。PI调节器也是一种常见的组合。

微分，顾名思义就是导数的意思，所以微分控制器的输出与系统输入信号和系统输出信号的误差变化率成正比。

我们知道速度是位移的微分。当我们知道一个物体的速度时，我们可以预测它何时能达到位移。

同理，微分调节器也具有预测的功能，可以很好的预测误差的变化趋势，但是为什么要预测误差的变化趋势呢？

因为在我们的实际系统中，所有的控制器、执行器和元件都不是理想的，很多元件都是由惯性大或者滞后大(可以理解为反应有点慢)的元件组成的。这类器件会抑制系统的输入输出误差，这些元件的输出变化总是滞后于系统误差的变化，这样系统就会振荡甚至不稳定。

因此，微分调节的作用是加快系统的响应速度，对偏差的变化做出反应，并根据偏差的趋势进行调节，从而将系统偏差消灭在“萌芽”状态。从而增强系统的稳定性。

因此，比例+微分(PD)调节器可以提前使误差抑制的控制效果等于零甚至为负，从而避免被控量的严重超调。因此，对于大惯性或大滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器可以改善系统在调节过程中的动态特性。

从上面的分析我们已经知道，比例(P)调节器不建议单独使用，通常与积分(I)调节器或微分(D)调节器配合使用，以保证系统的稳定性和可靠性。但是，在稳定性高的系统中，我们会同时使用PID调节器，因为它们可以充分发挥各自的优势，保证系统能够更加稳定可靠。

我们无法完全掌握被控对象的结构和参数。当然，这个时候我们肯定无法得到系统的精确数学模型。事实上，许多系统无法得到精确的数学模型。此时，系统控制器的结构和参数必须通过经验和现场调试来确定。这时候应用PID控制技术是好的，也是最方便的。

PID参数整定是控制系统的核心，主要有两种方法。

首先是理论计算设置方法。它主要是根据系统的数学模型，通过理论计算来确定控制器参数。由于上述原因，这种方法通常是不可行的，并且很难获得实际系统的精确数学模型。

二是工程整定法，主要依靠工程经验，直接在控制系统的测试中进行。这种方法简单易掌握，也是工程实践中应用最广泛的方法。工程整定方法主要有三种:临界比例法、响应曲线法和衰减法。有时间解释一下。

找到最佳参数设置，从小到大检查

先比例后积分，再加微分

曲线振荡非常频繁，ID应该放在比例带刻度盘上

曲线围绕大湾浮动，比例带盘转向小盘

曲线缓慢偏离，积分时间减少

曲线波动周期长，积分时间变长

曲线的振荡频率快。首先，降低差速器

动态差大时波动慢。应该延长差分时间

理想曲线的两波，前高后低，比例为4比1

一看二次调整和多次分析，调整质量不会低

温度系统:P (%) 20-60，I (min) 3-10，D (min) 0.5-3。

对于流动系统:P (%) 40-100，I(最小)0.1-1

对于压力系统:P (%) 30-70，I(最小)0.4-3

对于液位系统:P (%) 20-80，I(最小)1-5