PID控制的相关资料与个人理解
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2013-02-25
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最近稍有空闲，便将搜集的一些有关 PID 的资料稍作整理，另加个人理解上传论坛共享。
本文着重从实际应用的角度谈一下这些内容，而不做较深层次的分析，难免有错误或者
不全面的地方，请大家指正，谢谢！
驹： QQ：422741349
Email： xiangsoar@163.com
PID（比例积分微分）英文全称为 Proportion Integration Differentiation，它是
一个数学物理术语。
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。
1、开环控制系统
开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)对控
制器(controller)的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖将被控量反馈回来
以形成任何闭环回路。
2、闭环控制系统
闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是系统被控对象的输出(被
控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有
正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈( Negative
Feedback)，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又
称负反馈控制系统。闭环控制系统的例子很多。比 如 人 就 是一个具有负反馈的闭
环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人 体系统能通过不断的修正最后作出
各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系
统。另例，当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净，并在洗净
之后能自动切断电源，它就是一个闭环控制系统。
3、阶跃响应
阶跃响应是指将一个阶跃输入（step function）加到系统上时，系统的输出。
稳态误差是指系统的响应进入稳态后，系统的期望输出与实际输出之差。控制系
统的性能可以用稳、准、快三个字 来描述。稳是指系统的稳定性(stability)，一
个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从 阶跃响应上看应该是收敛的；准是
指控制系统的准确性、控 制精度，通常用稳态误差来(Steady-state error)描述，
它表示系统输出稳态值与期望值之差；快是指控制系统响应的快速性，通常用上
升时间来定量描述。
4、PID 控制的原理和特点
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，
简称 PID 控制，又称 PID 调节。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
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