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PID控製算法
日期：2025-01-31 04:43
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摘要：
1，PID是一個閉環控製算法。
因此要實現PID算法，必須在硬件上具有閉環控製，就是得有反饋。比如控製一個電機的轉速，就得有一個測量轉速的傳感器，並將結果反饋到控製路線上，下麵也將以轉速控製為例。
2，PID是比例(P)、積分(I)、微分(D)控製算法。
但並不是必須同時具備這三種算法，也可以是PD,PI,甚至隻有P算法控製。我以前對於閉環控製的一個*樸素的想法就隻有P控製，將當前結果反饋回來，再與目標相減，為正的話，就減速，為負的話就加速。現在知道這隻是*簡單的閉環控製算...
1，PID是一個閉環控製算法。
因此要實現PID算法，必須在硬件上具有閉環控製，就是得有反饋。比如控製一個電機的轉速，就得有一個測量轉速的傳感器，並將結果反饋到控製路線上，下麵也將以轉速控製為例。
2，PID是比例(P)、積分(I)、微分(D)控製算法。
2，PID是比例(P)、積分(I)、微分(D)控製算法。
但並不是必須同時具備這三種算法，也可以是PD,PI,甚至隻有P算法控製。我以前對於閉環控製的一個*樸素的想法就隻有P控製，將當前結果反饋回來，再與目標相減，為正的話，就減速，為負的話就加速。現在知道這隻是*簡單的閉環控製算法。
3，比例(P)、積分(I)、微分(D)控製算法各有作用：
比例，反應係統的基本（當前）偏差e(t)，係數大，可以加快調節，減小誤差，但過大的比例使係統穩定性下降，甚至造成係統不穩定；
積分，反應係統的累計偏差，使係統消除穩態誤差，提高無差度，因為有誤差，積分調節就進行，直至無誤差；
微分，反映係統偏差信號的變化率e(t)-e(t-1)，具有預見性，能預見偏差變化的趨勢，產生超前的控製作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調節作用消除，因此可以改善係統的動態性能。但是微分對噪聲幹擾有放大作用，加強微分對係統抗幹擾不利。 積分和微分都不能單獨起作用，必須與比例控製配合。
4，控製器的P,I,D項選擇。
下麵將常用的各種控製規律的控製特點簡單歸納一下：
（1）、比例控製規律P：采用P控製規律能較快地克服擾動的影響，它的作用於輸出值較快，但不能很好穩定在一個理想的數值，**的結果是雖較能有效的克服擾動的影響，但有餘差出現。它適用於控製通道滯後較小、負荷變化不大、控製要求不高、被控參數允許在一定範圍內有餘差的場合。如：金彪公用工程部下設的水泵房冷、熱水池水位控製；油泵房中間油罐油位控製等。
（2）、比例積分控製規律(PI)：在工程中比例積分控製規律是應用*廣泛的一種控製規律。積分能在比例的基礎上消除餘差，它適用於控製通道滯後較小、負荷變化不大、被控參數不允許有餘差的場合。如：在主線窯頭重油換向室中F1401到F1419號槍的重油流量控製係統；油泵房供油管流量控製係統；退火窯各區溫度調節係統等。 （3）、比例微分控製規律(PD)：微分具有超前作用，對於具有容量滯後的控製通道，引入微分參與控製，在微分項設置得當的情況下，對於提高係統的動態性能指標，有著顯著效果。因此，對於控製通道的時間常數或容量滯後較大的場合，為了提高係統的穩定性，減小動態偏差等可選用比例微分控製規律。如：加熱型溫度控製、成分控製。需要說明一點，對於那些純滯後較大的區域裏，微分項是無能為力，而在測量信號有噪聲或周期性振動的係統，則也不宜采用微分控製。如：大窯玻璃液位的控製。
（4）、例積分微分控製規律(PID)：PID控製規律是一種較理想的控製規律，它在比例的基礎上引入積分，可以消除餘差，再加入微分作用，又能提高係統的穩定性。它適用於控製通道時間常數或容量滯後較大、控製要求較高的場合。如溫度控製、成分控製等。
鑒於D規律的作用，91香蕉视频APP下载還必須了解時間滯後的概念，時間滯後包括容量滯後與純滯後。其中容量滯後通常又包括：測量滯後和傳送滯後。測量滯後是檢測元件在檢測時需要建立一種平衡，如熱電偶、熱電阻、壓力等響應較慢產生的一種滯後。而傳送滯後則是在傳感器、變送器、執行機構等設備產生的一種控製滯後。純滯後是相對與測量滯後的，在工業上，大多的純滯後是由於物料傳輸所致，如：大窯玻璃液位，在投料機動作到核子液位儀檢測需要很長的一段時間。
總之，控製規律的選用要根據過程特性和工藝要求來選取，決不是說PID控製規律在任何情況下都具有較好的控製性能，不分場合都采用是不明智的。如果這樣做，隻會給其它工作增加複雜性，並給參數整定帶來困難。當采用PID控製器還達不到工藝要求，則需要考慮其它的控製方案。如串級控製、前饋控製、大滯後控製等。
5，公式：
數值pid的計算：
3，比例(P)、積分(I)、微分(D)控製算法各有作用：
比例，反應係統的基本（當前）偏差e(t)，係數大，可以加快調節，減小誤差，但過大的比例使係統穩定性下降，甚至造成係統不穩定；
積分，反應係統的累計偏差，使係統消除穩態誤差，提高無差度，因為有誤差，積分調節就進行，直至無誤差；
微分，反映係統偏差信號的變化率e(t)-e(t-1)，具有預見性，能預見偏差變化的趨勢，產生超前的控製作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調節作用消除，因此可以改善係統的動態性能。但是微分對噪聲幹擾有放大作用，加強微分對係統抗幹擾不利。 積分和微分都不能單獨起作用，必須與比例控製配合。
4，控製器的P,I,D項選擇。
下麵將常用的各種控製規律的控製特點簡單歸納一下：
（1）、比例控製規律P：采用P控製規律能較快地克服擾動的影響，它的作用於輸出值較快，但不能很好穩定在一個理想的數值，**的結果是雖較能有效的克服擾動的影響，但有餘差出現。它適用於控製通道滯後較小、負荷變化不大、控製要求不高、被控參數允許在一定範圍內有餘差的場合。如：金彪公用工程部下設的水泵房冷、熱水池水位控製；油泵房中間油罐油位控製等。
（2）、比例積分控製規律(PI)：在工程中比例積分控製規律是應用*廣泛的一種控製規律。積分能在比例的基礎上消除餘差，它適用於控製通道滯後較小、負荷變化不大、被控參數不允許有餘差的場合。如：在主線窯頭重油換向室中F1401到F1419號槍的重油流量控製係統；油泵房供油管流量控製係統；退火窯各區溫度調節係統等。 （3）、比例微分控製規律(PD)：微分具有超前作用，對於具有容量滯後的控製通道，引入微分參與控製，在微分項設置得當的情況下，對於提高係統的動態性能指標，有著顯著效果。因此，對於控製通道的時間常數或容量滯後較大的場合，為了提高係統的穩定性，減小動態偏差等可選用比例微分控製規律。如：加熱型溫度控製、成分控製。需要說明一點，對於那些純滯後較大的區域裏，微分項是無能為力，而在測量信號有噪聲或周期性振動的係統，則也不宜采用微分控製。如：大窯玻璃液位的控製。
（4）、例積分微分控製規律(PID)：PID控製規律是一種較理想的控製規律，它在比例的基礎上引入積分，可以消除餘差，再加入微分作用，又能提高係統的穩定性。它適用於控製通道時間常數或容量滯後較大、控製要求較高的場合。如溫度控製、成分控製等。
鑒於D規律的作用，91香蕉视频APP下载還必須了解時間滯後的概念，時間滯後包括容量滯後與純滯後。其中容量滯後通常又包括：測量滯後和傳送滯後。測量滯後是檢測元件在檢測時需要建立一種平衡，如熱電偶、熱電阻、壓力等響應較慢產生的一種滯後。而傳送滯後則是在傳感器、變送器、執行機構等設備產生的一種控製滯後。純滯後是相對與測量滯後的，在工業上，大多的純滯後是由於物料傳輸所致，如：大窯玻璃液位，在投料機動作到核子液位儀檢測需要很長的一段時間。
總之，控製規律的選用要根據過程特性和工藝要求來選取，決不是說PID控製規律在任何情況下都具有較好的控製性能，不分場合都采用是不明智的。如果這樣做，隻會給其它工作增加複雜性，並給參數整定帶來困難。當采用PID控製器還達不到工藝要求，則需要考慮其它的控製方案。如串級控製、前饋控製、大滯後控製等。
5，公式：
數值pid的計算：
6，問題。Kp,Ti,Td三個參數的設定是PID控製算法的關鍵問題。
一般說來編程時隻能設定他們的大概數值，並在係統運行時通過反複調試來確定*佳值。因此調試階段程序須得能隨時修改和記憶這三個參數。
7，參數的自整定。
7，參數的自整定。
在某些應用場合，比如通用儀表行業，係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，沒法為用戶設定參數，就引入參數自整定的概念。實質就是在**使用時，通過N次測量為新的工作對象尋找一套參數，並記憶下來作為以後工作的依據。
8，pid算法流程圖：
8，pid算法流程圖：
