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最近稍有空閑，便將搜集的一些有關(guān)PID 的資料稍作整理，另加個人理解上傳論壇共享。
本文著重從實際應(yīng)用的角度談一下這些內(nèi)容，而不做較深層次的分析，難免有錯誤或者不全面的地方，請大家指正，謝謝！
PID（比例積分微分）英文全稱為 Proportion Integration Differentiation，它是一個數(shù)學(xué)物理術(shù)語。
自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。 一個控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)、輸入輸出接口。控制器的輸出經(jīng)過輸出接口、執(zhí)行機構(gòu)，加到被控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量，經(jīng)過傳感器，變送器，通過輸入接口送到控制器。不同的控制系統(tǒng)，其傳感器、 變送器、執(zhí)行機構(gòu)是不一樣的。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。
1、開環(huán)控制系統(tǒng)
開環(huán)控制系統(tǒng)(open-loop control system)是指被控對象的輸出(被控制量)對控制器(controller)的輸出沒有影響。在這種控制系統(tǒng)中，不依賴將被控量反饋回來以形成任何閉環(huán)回路。
2、閉環(huán)控制系統(tǒng)
閉環(huán)控制系統(tǒng)(closed-loop control system)的特點是系統(tǒng)被控對象的輸出(被控制量)會反送回來影響控制器的輸出，形成一個或多個閉環(huán)。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負反饋，若反饋信號與系統(tǒng)給定值信號相反，則稱為負反饋( Negative Feedback)，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負反饋，又稱負反饋控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多。比如人就是一個具有負反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)，眼睛便是傳感器，充當(dāng)反饋，人體系統(tǒng)能通過不斷的修正最后作出各種正確的動作。如果沒有眼睛，就沒有了反饋回路，也就成了一個開環(huán)控制系統(tǒng)。另例，當(dāng)一臺真正的全自動洗衣機具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動切斷電源，它就是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。
3、階躍響應(yīng)
階躍響應(yīng)是指將一個階躍輸入（step function）加到系統(tǒng)上時，系統(tǒng)的輸出。
穩(wěn)態(tài)誤差是指系統(tǒng)的響應(yīng)進入穩(wěn)態(tài)后，系統(tǒng)的期望輸出與實際輸出之差。控制系統(tǒng)的性能可以用穩(wěn)、準(zhǔn)、快三個字 來描述。穩(wěn)是指系統(tǒng)的穩(wěn)定性(stability)，一個系統(tǒng)要能正常工作，首先必須是穩(wěn)定的，從階躍響應(yīng)上看應(yīng)該是收斂的；準(zhǔn)是指控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、控 制精度，通常用穩(wěn)態(tài)誤差來(Steady-state error)描述，它表示系統(tǒng)輸出穩(wěn)態(tài)值與期望值之差；快是指控制系統(tǒng)響應(yīng)的快速性，通常用上升時間來定量描述。
4、PID 控制的原理和特點
在工程實際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制， 又稱 PID調(diào)節(jié)。 PID解決了自動控制理論所要解決的最基本問題，既系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性。調(diào)節(jié) PID 的參數(shù)，可實現(xiàn)在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，兼顧系統(tǒng)的帶載能力和抗擾能力，同時，在 PID 調(diào)節(jié)器中引入積分項，系統(tǒng)增加了一個零積點，使之成為一階或一階以上的系統(tǒng)，這樣系統(tǒng)階躍響應(yīng)的
穩(wěn)態(tài)誤差就為零。
當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時，控制理論的其它技術(shù)難以采用時， 系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用 PID 控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用 PID 控制技術(shù)。PID控制，實際中也有PI 和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。
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PID 用于控制精度比例是必須的，它直接影響精度，,影響控制的結(jié)果。積分： 它相當(dāng)于力學(xué)的慣性能使震蕩趨于平緩。微分控制提前量，它相當(dāng)于力學(xué)
的加速度，影響控制的反應(yīng)速度。太大會導(dǎo)致大的超調(diào)量。使系統(tǒng)極不穩(wěn)定。太小會使反應(yīng)緩慢。一般而言 PID調(diào)節(jié)是一個整體的說法，在實際中 PID的比例積分微分并非總是同時使用 PI調(diào)節(jié)和PD調(diào)節(jié)使用較多。
控制規(guī)律選擇應(yīng)當(dāng)根據(jù)被控對象的特性，負載變化、主要擾動及系統(tǒng)控制要求等具體情況，同時還要考慮到系統(tǒng)的經(jīng)濟性多種因素，通常按如下原則選擇控制規(guī)律：
1） 若被控對象的時間常數(shù)較大或延遲時間較長，應(yīng)引入微分控制規(guī)律。
例如，系統(tǒng)輸出允許有偏差，可以選用比例微分控制;系統(tǒng)輸出要求無偏差，則選用PID控制
2） 若被控制對象的時間常數(shù)較小，負載變化也不大，同時系統(tǒng)輸出要求無偏差時，可選擇PI控制。
3） 若被控制對象的時間常數(shù)較小，負載變化較小，系統(tǒng)控制性能要求不高時，可選擇比例控制。
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