PID参数调节原理和整定方法(CS3000)解读

PID控制原理与参数整定方法PID控制器是一种经典的控制方法，广泛应用于工业自动化控制系统中。

PID控制器根据设定值与实际值之间的差异（偏差），通过比例、积分和微分三个部分的加权组合来调节控制量，从而使控制系统的输出达到设定值。

1.比例控制部分（P）：比例控制是根据偏差的大小来产生一个与偏差成比例的控制量。

控制器的输出与偏差呈线性关系，根据设定值与实际值的差异，输出控制量，使得偏差越大，控制量也越大。

这有利于快速调整控制系统的输出，但也容易产生超调现象。

2.积分控制部分（I）：积分控制是根据偏差随时间的累积来产生一个与偏差累积成比例的控制量。

如果存在常态误差，积分控制器可以通过累积偏差来补偿，以消除常态误差。

但过大的积分时间常数可能导致控制系统响应过慢或不稳定。

3.微分控制部分（D）：微分控制是根据偏差的变化率来产生一个与偏差变化率成比例的控制量。

微分控制器能够对偏差变化快速做出响应，抑制过程中的波动。

但过大的微分时间常数可能导致控制系统产生震荡。

1.经验法：根据工程经验和试错法，比较快速地确定PID参数。

这种方法简单直观，但对于复杂系统来说，往往需要进行多次试验和调整。

2. Ziegler-Nichols整定法：该方法通过调整控制器增益和积分时间来实现直观的系统响应，并通过系统的临界增益和临界周期来确定临界比例增益、临界周期和初始积分时间。

3. Chien-Hrones-Reswick整定法：该方法通过评估控制系统的阻尼比和时间常数来确定比例增益和积分时间。

4.频域法：通过分析系统的频率响应曲线，确定PID参数。

该方法需要对系统进行频率扫描，通过频率响应的特性来计算得到PID参数。

5.优化算法：如遗传算法、粒子群优化等，通过优化算法寻找最佳的PID参数组合，以使得系统具备最优的性能指标。

这种方法适用于复杂系统和非线性系统的参数整定。

总之，PID控制器的原理是根据比例、积分和微分的加权组合来调节控制量，使得系统能够稳定、快速地达到设定值。

在常用的控制中，不但对控制的稳定程度有要求，对动态指标也有要求，都要求负载发生变化或调节器给定值调整等引起控制变化后，控制系统能够快速恢复到稳定状态。

本文详实阐述了三个参数之间的关系和相互之间的影响，为现场快速调整提供了依据。

三个参数分别代表比例、积分、微分，PID控制的重点不是怎样编制控制程序，而是在于怎样确定的参数，参数确定的难点是能够正确地理解各参数的物理含义。

控制机制上，比例越大调节速度就越迟钝，反之就灵敏，偏差越大调节作用越强。

积分越小就趋向灵敏，偏差存在的时间越久积分调节作用越大。

微分主要是补偿控制滞后的问题，微分数值越大调节作用越强烈，偏差变化速率越大微分调节作用越强。

实际上，一般的控制是针对温度的，流量整定用比例就行，液位用比例加积分，温度要用以上三者来综合调整。

1、的适用范围传统的控制方法是运用PID调节参数控制，它适用在液位、流量、压力、温度等的现场控制。

在不同形式的控制现场，只是PID设置参数值的不同，只要参数设置得当大多可以达到很好的控制效果(控制效果取决于PID调节器的控制算法和参数，在多数工况下，控制算法的作用更加明显)。

PID参数整定，特别是在现场，需要冷静的观察与PID参数整定口诀结合，多次实践后定会有所提高。

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2、PID参数的意义和作用指标分析①比例定义与作用在实际控制中，输出的大小与误差的大小成正比关系，当误差占整体量程的百分比达到P值时，比例作用的输出为100%，这时的P就定义为比例带参数。

②比例控制在实际工作中，有经验的师傅在手动控制加热炉的炉温时，往往可以获得非常好的控制效果，PID控制与人工控制在方法原理上基本相同。

例如，操作人员用比例控制的思维进行手动控制电加热炉的炉温，操作人员事先知道炉温稳定在给定值时，控制电位器所处的位置角度（我们将它称为位置S），并且会根据当时的温度误差值去调整电位器的旋转角度，从而控制加热电流强度。

PID控制原理与参数的整定方法PID控制（Proportional, Integral, Derivative）是一种常用的控制算法，广泛应用于工业控制中。

PID控制的原理在于根据系统的偏差来调整控制器的输出，通过比例、积分和微分三个部分的组合来实现稳定控制。

PID控制具有简单、易于实现以及对多种控制系统都适用的优点。

1. 比例部分（Proportional）：控制器的输出与系统偏差成比例关系。

比例参数Kp越大，控制器对于系统偏差的响应越强烈。

2. 积分部分（Integral）：控制器的输出与系统偏差的积分成比例关系，用于消除偏差的累积效应。

积分参数Ki越大，积分作用越明显，能够更快地消除较大的稳态偏差。

3. 微分部分（Derivative）：控制器的输出与系统偏差的导数成比例关系，用于预测系统响应趋势。

微分参数Kd越大，控制器对于系统变化率的响应越快，从而减小超调和加快系统的响应速度。

1.经验整定法：通过试验和经验来估计PID参数。

该方法适用于绝大多数工控场合，但需要经验丰富的工程师进行调试。

2. Ziegler-Nichols整定法：由Ziegler和Nichols提出的一种经典的整定方法。

通过增大比例参数Kp，逐步增大积分参数Ki和微分参数Kd，直到系统出现震荡，然后通过震荡周期和幅值来计算PID参数。

3. Chien-Hrones-Reswick整定法：由Chien、Hrones和Reswick提出的整定方法。

通过对系统的动态响应进行数学分析，求解PID参数的合理取值。

4. Lambda调整法：通过修正Ziegler-Nichols整定法的参数，通过对系统的响应特性进行校正来得到优化的PID参数。

5.自适应整定法：通过分析系统的响应特性，利用数学模型和自适应算法来实时调整PID参数，以使系统保持最佳的控制性能。

需要指出的是，PID控制器参数的整定是一个复杂的问题，依赖于具体的控制对象和控制要求。

PID控制原理与PID参数的整定方法——直白PID控制是一种常见的控制算法，广泛应用于自动控制系统中。

它可以通过调节输出值来使实际值与设定值尽可能地接近。

PID控制算法首先根据误差信号进行比例调节，然后通过积分和微分调节来消除静态误差和抑制系统的振荡。

PID控制器通过根据误差信号来调整输出值，使系统的实际值接近设定值。

误差信号是设定值与实际值之间的差异。

当误差较大时，PID控制器会增大输出值；当误差较小时，输出值会减小。

这个过程一直进行，直到系统的实际值趋近设定值。

比例（P）控制根据误差信号的大小来调节输出值。

比例增益决定了调节的速度和稳定性。

当比例增益较大时，输出值的调节速度快，但系统容易产生振荡；当比例增益较小时，输出值的调节速度慢，系统不易产生振荡。

比例控制主要用于消除静态误差，即常见的使得设定值与实际值之间产生偏差的因素。

积分（I）控制主要用于消除系统中的静态偏差。

静态偏差是指系统在稳定运行时的偏差，无法通过比例调节消除。

积分控制通过积累误差信号，并将其乘以积分增益来调整输出值。

积分控制的作用是根据过去的误差来对当前误差进行修正，以消除静态偏差。

然而，积分控制过程中也可能会导致系统的振荡。

微分（D）控制主要用于抑制系统的振荡。

微分控制通过测量误差信号的变化率来调整输出值。

当误差变化率较大时，增大输出值；当误差变化率较小时，减小输出值。

微分控制的作用是根据误差的变化率来预测系统的状态，以抑制振荡。

常用的PID参数整定方法有：经验法、试控法和优化法。

经验法是一种基于经验或规则的参数整定方法。

根据对系统的了解和经验，选择合适的参数。

经验法简单易行，适用于一些简单的系统。

但是，它往往需要进行多次试验和调整，需要运气和经验的积累。

试控法是一种通过实际试验来确定PID参数的方法。

通过改变参数的值，观察系统的响应以及误差的变化，根据试验结果来调整参数。

试控法需要实际的系统或模型，具有一定的工作量和难度。

PID控制原理与PID参数的整定方法PID是比例、积分、微分的简称，PID控制的难点不是编程，而是控制器的参数整定。

参数整定的关键是正确地理解各参数的物理意义，PID控制的原理可以用人对炉温的手动控制来理解。

阅读本文不需要高深的数学知识。

1．比例控制有经验的操作人员手动控制电加热炉的炉温，可以获得非常好的控制品质，PID控制与人工控制的控制策略有很多相似的地方。

下面介绍操作人员怎样用比例控制的思想来手动控制电加热炉的炉温。

假设用热电偶检测炉温，用数字仪表显示温度值。

在控制过程中，操作人员用眼睛读取炉温，并与炉温给定值比较，得到温度的误差值。

然后用手操作电位器，调节加热的电流，使炉温保持在给定值附近。

操作人员知道炉温稳定在给定值时电位器的大致位置(我们将它称为位置L)，并根据当时的温度误差值调整控制加热电流的电位器的转角。

炉温小于给定值时，误差为正，在位置L的基础上顺时针增大电位器的转角，以增大加热的电流。

炉温大于给定值时，误差为负，在位置L的基础上反时针减小电位器的转角，并令转角与位置L的差值与误差成正比。

上述控制策略就是比例控制，即PID控制器输出中的比例部分与误差成正比。

闭环中存在着各种各样的延迟作用。

例如调节电位器转角后，到温度上升到新的转角对应的稳态值时有较大的时间延迟。

由于延迟因素的存在，调节电位器转角后不能马上看到调节的效果，因此闭环控制系统调节困难的主要原因是系统中的延迟作用。

比例控制的比例系数如果太小，即调节后的电位器转角与位置L的差值太小，调节的力度不够，使系统输出量变化缓慢，调节所需的总时间过长。

比例系数如果过大，即调节后电位器转角与位置L的差值过大，调节力度太强，将造成调节过头，甚至使温度忽高忽低，来回震荡。

增大比例系数使系统反应灵敏，调节速度加快，并且可以减小稳态误差。

但是比例系数过大会使超调量增大，振荡次数增加，调节时间加长，动态性能变坏，比例系数太大甚至会使闭环系统不稳定。

PID控制原理及参数整定方法PID控制是一种经典的控制策略，广泛应用于各种工业自动化系统。

其通过比较设定值与实际输出值，根据误差及其变化趋势，实时调整控制器的参数，以达到期望的控制效果。

本文将详细介绍PID控制原理及参数整定方法，旨在帮助读者更好地理解和应用PID控制。

PID控制模型是由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个环节组成的。

在工业自动化中，PID控制器作为一种核心组件，用于维持系统输出值与设定值之间的误差为最小。

PID控制器具有结构简单、稳定性好、易于实现等优点，因此被广泛应用于各种工业控制系统中。

PID控制原理基于控制系统的稳态误差，通过比例、积分和微分三个环节的作用，达到减小误差的目的。

比例环节根据误差信号的大小，产生相应的控制输出；积分环节根据误差信号的变化率，进一步调整控制输出；微分环节则根据误差信号的变化趋势，提前进行控制调整，以迅速消除误差。

PID参数整定的目的是选择合适的控制器参数，以满足系统的动态性能和稳态性能要求。

整定过程中，需要合理调整比例系数、积分时间和微分增益等参数。

其中，比例系数主要影响系统的稳态误差；积分时间用于控制积分环节的灵敏度；微分增益则决定了微分环节的作用强度。

针对不同的控制对象和系统要求，需要灵活调整这些参数，以获得最佳的控制效果。

以某化工生产线的液位控制为例，说明PID控制原理及参数整定的应用。

在此案例中，液位控制器通过比较设定值与实际液位值的误差，实时调整进料泵的转速，以维持液位稳定。

选择一个合适的比例系数Kp，使得系统具有较快的响应速度；调整积分时间Ti，以避免系统出现稳态误差；适当微分增益Kd的设定，可以改善系统的动态性能。

通过合理的参数整定，液位控制系统可以取得良好的控制效果。

然而，若比例系数过大，系统可能会出现振荡现象；若积分时间过长，系统可能无法达到预期的稳态性能；若微分增益过强，系统可能会对噪声产生过度反应。

因此，在参数整定过程中，需要根据实际情况进行反复调整，以达到最佳的控制效果。

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：²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，，比例P为0.2，输入值是800，而反馈值是1000，假如原来电机两端的电压为U那么输出到电机两端的电压应变为U+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。

²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。

²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。

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控制原理与PID参数的整定方法——直白首先来介绍比例控制器（P）。

比例控制的作用是根据被控对象输出值与期望值的偏差进行调整，而调整值与偏差成比例。

比例控制器的作用是快速将输出值调整到期望值附近，但会导致系统出现超调和震荡的情况。

接着是积分控制器（I）。

积分控制器的作用是累积偏差，并将其与时间成比例调整。

积分作用的目的是消除系统静态误差，使得系统能够更好地跟随期望值的变化。

然而，过大的积分作用可能会导致系统出现超调和震荡。

最后是微分控制器（D）。

微分控制器的作用是根据误差变化的速率来调整控制信号。

微分作用可以提高系统的响应速度，减少超调和震荡。

但是，过大的微分作用可能会导致系统的灵敏度过高，容易产生噪声和不稳定性。

PID参数的整定方法主要有经验法、试验法和自整定法等。

经验法是根据经验公式来选择PID参数。

比如，对于阻力负载传动系数为1的系统，一般可选择比例增益Kp为系统静态增益的1/100，积分时间Ti为负载时间常数的3~5倍，微分时间Td为负载时间常数的1/2~1/3试验法是通过系统的实际运行来反复试验，不断调整PID参数，直到满足控制要求。

一般试验法需要较长的时间和较高的工作负荷，但可以得到较准确的结果。

自整定法是利用系统的数学模型来进行参数整定，可以减少试验时间和工作负荷。

常用的自整定方法有极点配置法、频率响应法和模糊控制法等。

极点配置法是根据系统的传递函数来设计PID参数。

通过选择合适的极点位置，可以得到理想的闭环响应。

频率响应法是通过对系统进行频率扫描，得到系统的频率响应曲线，并通过曲线的特点来确定PID参数。

模糊控制法是根据模糊逻辑控制原理，利用模糊推理和调整规则来确定PID 参数。

在整定PID参数时，需要根据实际系统的特点和控制要求，选择适当的整定方法，进行合理的参数调整。

此外，还可以采用自适应控制和优化控制等高级控制方法，进一步提高系统的控制性能。

PID参数整定方法，大白话，谁都能看懂先来看一段描述：PID控制器（Proportion Integration Differentiation）俗称比例-积分-微分控制器，分别由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。

一般来说，通过调整这三个单元的增益Kp，Ki和Kd来确定PID控制特性。

其实PID控制器是一类控制器，而其实控制器有很多种，比如：P控制器，PI控制器，PD控制器等。

看完这段PID的描述，也许很多人就已经读不下去了，PID控制器到底和我们的现实生活有什么联系啊？怎么能让一个控制小白也很容易地理解这件事呢？那么，让我们来举个通俗易懂的例子，帮助大家更加通俗易懂地理解PID到底是干什么的！先讲个故事，古希腊哲学家芝诺曾提出过一条著名的悖论：阿喀琉斯是古希腊神话中十分善跑的英雄。

在他和乌龟的赛跑竞赛中，他的速度为乌龟十倍，乌龟在前面100米跑，他在后面追，但他不可能追上乌龟。

为什么呢？因为在竞赛中，追者首先必须到达被追者的出发点，当阿喀琉斯追到100米时，乌龟已经又向前爬了10米，于是，一个新的起点产生了；阿喀琉斯必须继续追，而当他追到乌龟爬的这10米时，乌龟又已经向前爬了1米，阿喀琉斯只能再追向那个1米。

就这样，乌龟会制造出无穷个起点，它总能在起点与自己之间制造出一个距离，不管这个距离有多小，但只要乌龟不停地奋力向前爬，阿喀琉斯就永远也追不上乌龟。

看到这里大家是不是感觉到这似乎是一个死循环...这就是鼎鼎有名的芝诺悖论！而该悖论的原理其实是一个时间问题，这里不是我们解释的重点。

▲芝诺悖论那善跑将军阿喀琉斯就永远不会赢吗？借着这个故事，我们可以给阿喀琉斯设计一个PID控制系统，指导阿喀琉斯去追上乌龟，并且还可以一直跟随乌龟，跑过了还可以再跑回来，直到和乌龟保持同一个位置。

在这个过程中，我们相信可以凭借这个“假想”帮助大家很好地理解PID控制的原理及各参数的物理意义。

首先，还是要普及一下基础概念：· PID控制器对反馈系统中的误差进行操作并执行以下操作1. PID控制器计算一个与误差成比例的项- P项；2. PID控制器计算一个与误差积分成比例的项——I项；3. PID控制器计算一个与误差导数成比例的项——D项；4. 这三项——P项、I项和D项——加在一起就产生了应用于被控制系统的控制信号。

DCS控制系统PID参数整定原理及操作一、调节器正/反作用的确定方法调节系统投自动：往往在控制方案确定好且判断出调节器的正/反作用后，最关键的是P、I、D参数如何整定，根据多年的现场工作经验，谈谈如何整定调节系统的P、I、D参数，请大家在工程中参考。

在整定调节系统的P、I、D参数前，要保证一个闭环调节系统必须是负反馈，即Ko*Kv*Kc ＞0。

调节对象Ko：阀门、执行器开大，测量PV增加，则Ko＞0；反之，则Ko＜0；调节阀门Kv：阀门正作用（气开、电开），则Kv＞0；阀门反作用（气关、电关），则Kv＜0；调节器Kc：若Kc＞0，则调节器为反作用；若Kc＜0，则调节器为正作用；软件组态中要设置正确,在装置调试和开车及P、I、D参数整定前，调节器的正/反作用务必检查，且正确无误。

1、在整定调节系统的P、I、D参数前，要保证测量准确、阀门动作灵活；2、在整定调节系统的P、I、D参数时，打好招呼，要求用户工艺操作密切注意生产运行状况，确保安全生产；3、在整定调节系统的P、I、D参数时，先投自动后串级，先投副环后主环，副环粗，主环细。

在操作站CRT上，打开调节器的整定调整画面窗口，改变给定值SP或输出值OP，给出一个工艺允许的阶跃信号，观察测量值PV变化和趋势图，不断修定PID参数，往往反复几次，直至平稳控制。

实际中，一般能达到工艺满意的一阶特性即可。

二、经验PID整定参数预置1、对流量调节（F）：一般P=120～200%，I=50～100S，D=0S；对防喘振系统：一般P=120～200%，I=20～40S，D=15～40S；2、对压力调节（P）：一般P=120～180%，I=50～100S，D=0S；对放空系统：一般P=80～160%，I=20～60S，D=15～40S；3、对液位调节（L）：1]、大容器（直径4米、高2米以上塔罐）：一般P=80～120%，I=200～900S，D=0S；2]、中容器（直径2--4米、高1.5--2米塔罐）：一般P=100～160%，I=80～400S，D=0S；3]、小容器（直径2米、高1.5米以下塔罐）：4、对温度调节（T）：一般P=120～260%，I=50～200S，D=20～60S；上述参数是经验性的东西，不是绝对的。

PID整定原则PID整定原则先是比例后积分，最后再把微分加曲线振荡很频繁，比例度盘要放大曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳曲线偏离回复慢，积分时间往下降曲线波动周期长，积分时间再加长曲线振荡频率快，先把微分降下来动差大来波动慢。

微分时间应加长理想曲线两个波，前高后低4比1一看二调多分析，调节质量不会低λ法整定控制回路PID参数一、 PID控制器的基本原理1、比例控制器（P）比例控制器的传递函数为Gc(S)=Kp，其作用是调整系统的开环比例系数，提高系统的静态精度，加快系统的响应速度，但对于高于二阶的系统，Kp过大会造成系统的不稳定。

2、积分控制器（I）积分控制器的传递函数为Gc(S)=1/TiS，Ti为积分时间。

它的作用是消除系统的静态误差，但积分控制有时会改变系统的稳定性，降低系统响应速度。

3、比例加积分控制器（PI）比例积分控制器的传递函数为Gc(S)=Kp(1+1/TiS)，由于它有Kp和Ti两个可调参数，因此可兼有比例和积分两种控制器的优点，使系统既稳定又有较好的静态和动态性能，这种控制是工程上用途最为广泛的。

4、比例加微分（PD）比例加微分控制器的传递函数为Gc(S)=Kp(1+TdS)，Td为微分时间。

它所产生的控制作用不仅反映了系统的静态误差，同时还反映了误差信号的变化率，因此微分使控制信号提前作用，使系统的响应振荡减轻，过渡过程加快，对系统的稳定性有利。

5、比例加积分加微分控制器（PID）PID控制器的传递函数为Gc(S)=Kp(1+1/TiS+TdS)，兼具比例积分和微分控制器的优点，是应用很普遍的一种控制器。

二、λ法整定回路：λ法整定法起源于1968年，由Dahlin最先提出，可参考以下文献：Dahlin E.B.,Designing and Tuning Digital Controllers,Instr and Cont Syst,41(6),77,1968。

以下针对自平衡系统和积分系统分别给出例子，以供参考。

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。

PID控制原理与PID参数的整定方法2010-7-15 来源：鞍山星源达科技有限公司>>进入该公司展台本文由廖老师攥写PID控制原理与PID参数的整定方法PID是比例、积分、微分的简称，PID控制的难点不是编程，而是控制器的参数整定。

参数整定的关键是正确地理解各参数的物理意义，PID控制的原理可以用人对炉温的手动控制来理解。

阅读本文不需要高深的数学知识。

1．比例控制有经验的操作人员手动控制电加热炉的炉温，可以获得非常好的控制品质，PID控制与人工控制的控制策略有很多相似的地方。

下面介绍操作人员怎样用比例控制的思想来手动控制电加热炉的炉温。

假设用热电偶检测炉温，用数字仪表显示温度值。

在控制过程中，操作人员用眼睛读取炉温，并与炉温给定值比较，得到温度的误差值。

然后用手操作电位器，调节加热的电流，使炉温保持在给定值附近。

操作人员知道炉温稳定在给定值时电位器的大致位置(我们将它称为位置L)，并根据当时的温度误差值调整控制加热电流的电位器的转角。

炉温小于给定值时，误差为正，在位置L的基础上顺时针增大电位器的转角，以增大加热的电流。

炉温大于给定值时，误差为负，在位置L的基础上反时针减小电位器的转角，并令转角与位置L的差值与误差成正比。

上述控制策略就是比例控制，即PID控制器输出中的比例部分与误差成正比。

闭环中存在着各种各样的延迟作用。

例如调节电位器转角后，到温度上升到新的转角对应的稳态值时有较大的时间延迟。

由于延迟因素的存在，调节电位器转角后不能马上看到调节的效果，因此闭环控制系统调节困难的主要原因是系统中的延迟作用。

比例控制的比例系数如果太小，即调节后的电位器转角与位置L的差值太小，调节的力度不够，使系统输出量变化缓慢，调节所需的总时间过长。

比例系数如果过大，即调节后电位器转角与位置L的差值过大，调节力度太强，将造成调节过头，甚至使温度忽高忽低，来回震荡。

增大比例系数使系统反应灵敏，调节速度加快，并且可以减小稳态误差。