[转帖]PID控制——简而优秀

AaronSpark

　　当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。

　　这个理论和应用自动控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。

　　PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。

　　PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。其输入e (t)与输出u (t)的关系为

此主题相关图片如下：

　　因此它的传递函数为：

此主题相关图片如下：

　　它由于用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp， Ki和Kd）即可。在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。

　　首先，PID应用范围广。虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过对其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，这样PID就可控制了。

　　其次，PID参数较易整定。也就是，PID参数Kp，Ki和Kd可以根据过程的动态特性及时整定。如果过程的动态特性变化，例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化，PID参数就可以重新整定。

　　第三，PID控制器在实践中也不断的得到改进，下面两个改进的例子。

　　在工厂，总是能看到许多回路都处于手动状态，原因是很难让过程在“自动”模式下平稳工作。由于这些不足，采用PID的工业控制系统总是受产品质量、安全、产量和能源浪费等问题的困扰。PID参数自整定就是为了处理PID参数整定这个问题而产生的。现在，自动整定或自身整定的PID控制器已是商业单回路控制器和分散控制系统的一个标准。

　　在一些情况下针对特定的系统设计的PID控制器控制得很好，但它们仍存在一些问题需要解决：

　　如果自整定要以模型为基础，为了PID参数的重新整定在线寻找和保持好过程模型是较难的。闭环工作时，要求在过程中插入一个测试信号。这个方法会引起扰动，所以基于模型的PID参数自整定在工业应用不是太好。

　　如果自整定是基于控制律的，经常难以把由负载干扰引起的影响和过程动态特性变化引起的影响区分开来，因此受到干扰的影响控制器会产生超调，产生一个不必要的自适应转换。另外，由于基于控制律的系统没有成熟的稳定性分析方法，参数整定可靠与否存在很多问题。

　　因此，许多自身整定参数的PID控制器经常工作在自动整定模式而不是连续的自身整定模式。自动整定通常是指根据开环状态确定的简单过程模型自动计算PID参数。

　　但仍不可否认PID也有其固有的缺点：

　　PID在控制非线性、时变、耦合及参数和结构不确定的复杂过程时，工作地不是太好。最重要的是，如果PID控制器不能控制复杂过程，无论怎么调参数都没用。

　　虽然有这些缺点，PID控制器是最简单的有时却是最好的控制器。

wuz222

深度不够啊[em03]

cdwxg

那它现在与模糊控制相联系呢？虽然不成熟，但起码解决复杂大系统问题都是可以，这个经典实用的控制的路还有很远很远，呵呵，死不了的。
虽然深度不够，但感觉这个东西提供了一个小总结吧，还是不错的。
控制的东西，越说越磨合才能产生新的火花。

duanxc314

<P>也并不是越新的东西就越好，使用起来还与很多因素相关，pid生命力还是很强的！</P>

cdwxg

恩
我们现在所用的肯定都不是最新的
新的东西需要一个稳定，一个长期的稳定后才敢用
很多的东西现在感觉研究得都比较成熟，还是不见得会推广
因为会有一系列的问题要考虑
但是做研究就不存在，只要可行就行，PID是经典也是目前最多，最广的工业控制，所以很多新技术也与它相结合，它的思想跟深度值得新技术为之付出。