PID控制策略（一）

有人讓講一下控制系統中的PID，本文就簡要介紹一下PID基本控制策略。PID控制是最早發展起來的控制策略之一，由于其算法簡單，魯棒性好和可靠性高，被廣泛用于工業控制當中。

常規PID控制系統原理框圖如下，該系統由模擬PID控制器以及被控對象組成。

PID控制器是一種線性控制器，它根據給定值r（t）與實際輸出值y（t）構成控制偏差：

e（t）＝r（t）－y（t）

將偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）通過線性組合構成控制量，對被控對象進行控制，故稱PID控制器。其控制規律為：

式中：

Kc － 比例系數

TI － 積分時間常數

TD － 微分時間常數

一：PID 控制特點

原理簡單，使用方便

適應性強：可以廣泛應用于各個工業控制領域

魯棒性強：即其控制品質對被控對象特征的變化不大敏感

二：PID比例環節

P調節對偏差信號e（t）能夠及時作出反應，無任何絲毫的滯后。

輸出u實際上是對起始值的增量，因此，當偏差e（t）為0時，u＝0，并不意味著調節器沒有輸出，只說明此時u＝u0。

u0的大小是可以通過調整調節器的工作點加以改變的。

簡單來說，對于比例環節，偏差一旦產生，控制器就會立即產生控制作用，以減少偏差。

三：積分環節

I調節器的輸出不僅與偏差信號的大小有關，還與偏差存在的時間長短有關。

只要偏差存在，調節器的輸出就會不斷變化，直到偏差為零，調節器的輸出才穩定下來不再變化。

所以積分調節作用能自動消除余差。

注意I調節的輸出不像P調節那樣隨偏差為零而變到零。

積分調節的特點就是無差調節，只要偏差不為零，控制輸出就不為零，它就要動作到把被調量的靜差完全消除為止。而一旦被調量偏差e為零，積分調節器的輸出就保持不變。

積分調節具有滯后性質，對于同一個被控對象，I調節比P調節進行得要緩慢，除非積分速度無窮大，否則I調節就不能像P調節那樣及時對偏差加以響應，而是滯后于偏差的變化，它的滯后性使其難以對干擾進行及時控制。

所以在工業控制中，積分環節通常和其他控制策略一起使用。

簡單來講，積分環節主要用于消除靜差，提高系統的無差度。積分作用的強弱取決于積分時間常數TI，TI越大，積分作用越弱，反之則越強。

P調節與I調節比較

P調節及時性強，但有余差；

I調節無余差，但超調大，不如P穩定。