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2024年5月12日发(作者：)
什么是PID
PID控制是比例积分微分控制的简称。
PID控制器早在 30年代末期就已出现。除了在最简单情况下应用的开关控制外，它是当时
唯一的控制方式。经过 50多年来的不断更新换代，PID控制得到了长足的发展。特别是近
年来，随着计算机技术的飞速发展，发生了由模拟PID控制到数字PID控制的重大转变。与
此同时还涌现出了许多新型 PID控制算法和控制方式。例如，非线性 PID控制、自适应 PID
控制、智能PID控制等等。
到目前为止，PID控制仍然是历史最久、生命力最强的基本控制方式。这是因为PID控制具
有如下优点。
1) PID控制原理简单，使用方便，并且已经形成了一套完整的参数设计和参数整定方法，
很容易为工程技术人员所掌握。
2) PID控制算法蕴涵了动态控制过程中过去、现在和将来的主要信息。通过对比例系数、
积分时间常数和微分时间常数的适当调整，可以达到良好的控制效果。
3) PID控制适应性强，可以广泛用于电气传动、伺服控制、化工、热工、冶金、炼油、造
纸、建材以及加工制造等各个生产部门。
4) PID控制
鲁棒性较强，即其控制品质对控制对象特性的变化不十分敏感。
5) PID控制可以根据不同的需要，针对自身的缺陷进行改进，并形成了一系列改进的算法。
正是由于 PID控制具有上述许多优点，使得它仍然是在电气传动和过程控制中应用最广泛
的基本控制方式。
下面将分别讨论PID控制中的各种控制规律。
(1) 比例控制规律
图1 P控制器
我们把具有比例控制规律的控制器称为 P控制器，如图1所示。其中Kp称为比例增益。在
P调节中，控制器的输出信号u (t)与偏差输入信号e(t)成比例，即
u(t)=K
P
e(t)
（1）
需注意，上式中控制器的输出u实际上是对其起始值u。的增量。因此，当偏差e(t)为零而使
计算出的u（t）=0时，并不意味着控制器没有输出，它只说明此时有u(t) = u
0
。u
0
的大小
可以通过调整控制器的工作点加以改变。
比例控制器实质上是一个具有可调增益的放大器。在信号变换过程中，比例控制器只改变信
号的幅 值而不影响其相位。
加大比例控制器增益
K
P
，可以提高系统 的开环增益，减小系统的稳态误差，从而 提高系
统的控制精度。但
K
P
过大时系统的相对稳定性将会变差，甚至可能造成闭环系统不稳定。
因此在实际系统控制中，很少单独使用比例控制规律。如图2所示，选择不同的比例增益
K
P
，
对系统输出的影响也不同。
图2比例增益
K
P
对系统输出的影响
(2）积分控制规律
图3控制器
我们把具有积分控制规律的控制器称为 I控制器，如图3所示。在 I调节中，控制器的输
出信号 u(t)与偏差输入信号e(t)的积分成比例，即
T
2
T
3
S
2
+
[
T
2
(1+S)+T
3
]
S+1
W(S)=
（2）
T
1
S
式中，T
1
为可调积分时间常数，K
S
称为积分速度。
式（2）表明，由于控制器的积分作用，只有当其输入偏差信号 e(t)为零时，输出信号 u(t)
才会保持不变，并有可能停留在任何数值上。
积分控制能对误差进行记忆并积分，有利于消除静差，所以采用积分控制器有利于提高系统
。
的稳态性能。但积分控制作用使系统增加了一个位于原点的开环极点，使信号产生 90
的相
角延后，于系统的稳定性不利。因此在实际系统控制中，通常不宜采用单一的积分控制器。
如图4选择不同的积分速度 K
S
对系统输出的影响也不同。
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