PID

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2024年5月12日发(作者：)

PID是比例,积分,微分的缩写.

比例调节作用：是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少

偏差。比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的

不稳定。

积分调节作用：是使系统消除稳态误差,提高无差度。因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分

调节停止,积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti, Ti越小,积分作用就越强。反

之Ti大则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律

结合,组成PI调节器或PID调节器。

微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产

生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。因此,可以改善系统的动态性能。

在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强

的加微分调节,对系统抗干扰不利。此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为

零。微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合,组成PD或PID控制器。

所谓PID指的是Proportion-Integral-Differential。翻译成中文是比例-积分-微分。

记住两句话：

1、PID是经典控制（使用年代久远）

2、PID是误差控制（）

对液压泵转速进行控制除PLC外还要：

1、变频器-作为电机驱动；2、差动变压器-作为输出反馈。

PID怎么对误差控制，听我细细道来：

所谓“误差”就是命令与输出的差值。比如你希望控制液压泵转速为1500转（“命令电压”=6V），而事实上控

制液压泵转速只有1000转（“输出电压”=4V），则误差: e=500转（对应电压2V）。如果泵实际转速为2000

转，则误差e=-500转（注意正负号）。

该误差值送到PID控制器，作为PID控制器的输入。PID控制器的输出为：误差乘比例系数Kp+Ki*误差积

分+Kd*误差微分。

Kp*e + Ki*∫edt + Kd*（de/dt） （式中的t为时间，即对时间积分、微分）

上式为三项求和（希望你能看懂），PID结果后送入电机变频器或驱动器。

从上式看出，如果没有误差，即e=0，则Kp*e=0；Kd*（de/dt）=0；而Ki*∫edt 不一定为0。三项之和不

一定为0。

总之，如果“误差”存在，PID就会对变频器作调整，直到误差=0。

PID是一种闭环控制方式，详细名称为：比例-积分-微分控制方式，是目前最精确的一种控制方式。

整个控制原理为：传感器-调节器（PID算法）-执行器，以转速控制为例，通过传感器检测转速，以标准信

号输入调节器，调节器计算实际转速与预定转速的差值，通过PID运算，得出输出值的变化量，该变化量

输出给执行元件（流量调节装置），执行元件调整实际工作参数（比如流量），从而调整液压马达的转速，

使之逐渐接近设定值。实际转速将在设定转速上下波动，波动量称为超调量，当PID值选择合理时，超调

量较小，只要在允许范围内，该控制就是合格的。

1. PID调试步骤

没有一种控制算法比PID调节规律更有效、更方便的了。现在一些时髦点的调节器基本源自PID。甚

至可以这样说：PID调节器是其它控制调节算法的妈。

为什么PID应用如此广泛、又长久不衰？

因为PID解决了自动控制理论所要解决的最基本问题，既系统的稳定性、快速性和准确性。调节PID

的参数，可实现在系统稳定的前提下，兼顾系统的带载能力和抗扰能力，同时，在PID调节器中引入

积分项，系统增加了一个零积点，使之成为一阶或一阶以上的系统，这样系统阶跃响应的稳态误差就

为零。

由于自动控制系统被控对象的千差万别，PID的参数也必须随之变化，以满足系统的性能要求。这就

给使用者带来相当的麻烦，特别是对初学者。下面简单介绍一下调试PID参数的一般步骤：

1．负反馈

自动控制理论也被称为负反馈控制理论。首先检查系统接线，确定系统的反馈为负反馈。例如电机调

速系统，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。其余系统同此方法。

2．PID调试一般原则

a.在输出不振荡时，增大比例增益P。

b.在输出不振荡时，减小积分时间常数Ti。

c.在输出不振荡时，增大微分时间常数Td。

3．一般步骤

a.确定比例增益P

确定比例增益P 时，首先去掉PID的积分项和微分项，一般是令Ti=0、Td=0（具体见PID的参数设

定说明），使PID为纯比例调节。输入设定为系统允许的最大值的60%~70%，由0逐渐加大比例增益

P，直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例增益P逐渐减小，直至系统振荡消失，记录此时的

比例增益P，设定PID的比例增益P为当前值的60%~70%。比例增益P调试完成。

b.确定积分时间常数Ti

比例增益P确定后，设定一个较大的积分时间常数Ti的初值，然后逐渐减小Ti，直至系统出现振荡，

之后在反过来，逐渐加大Ti，直至系统振荡消失。记录此时的Ti，设定PID的积分时间常数Ti为当前

值的150%~180%。积分时间常数Ti调试完成。

c.确定微分时间常数Td

微分时间常数Td一般不用设定，为0即可。若要设定，与确定 P和Ti的方法相同，取不振荡时的

30%。

d.系统空载、带载联调，再对PID参数进行微调，直至满足要求。

控制简介

目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历

了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机

等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、

执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被

控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、变送器、执行

机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目

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