PID控制最通俗的解释与PID参数的整定方法.docx资源-CSDN文库

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PID 是比例、积分、微分的简称，PID 控制的难点不是编程，而是控制器的参数整定。参

数整定的关键是正确地理解各参数的物理意义，PID 控制的原理可以用人对炉温的手动控制

来理解。阅读本文不需要高深的数学知识。

1．比例控制

有经验的操作人员手动控制电加热炉的炉温，可以获得非常好的控制品质，PID 控制与

人工控制的控制策略有很多相似的地方。

下面介绍操作人员怎样用比例控制的思想来手动控制电加热炉的炉温。假设用热电偶检

测炉温，用数字仪表显示温度值。在控制过程中，操作人员用眼睛读取炉温，并与炉温给定

值比较，得到温度的误差值。然后用手操作电位器，调节加热的电流，使炉温保持在给定值

附近。

操作人员知道炉温稳定在给定值时电位器的大致位置（我们将它称为位置 L），并根据

当时的温度误差值调整控制加热电流的电位器的转角。炉温小于给定值时，误差为正，在位

置 L 的基础上顺时针增大电位器的转角，以增大加热的电流。炉温大于给定值时，误差为负，

在位置 L 的基础上反时针减小电位器的转角，并令转角与位置 L 的差值与误差成正比。上述

控制策略就是比例控制，即 PID 控制器输出中的比例部分与误差成正比。

闭环中存在着各种各样的延迟作用。例如调节电位器转角后，到温度上升到新的转角对

应的稳态值时有较大的时间延迟。由于延迟因素的存在，调节电位器转角后不能马上看到调

节的效果，因此闭环控制系统调节困难的主要原因是系统中的延迟作用。

比例控制的比例系数如果太小，即调节后的电位器转角与位置 L 的差值太小，调节的力

度不够，使系统输出量变化缓慢，调节所需的总时间过长。比例系数如果过大，即调节后电

位器转角与位置 L 的差值过大，调节力度太强，将造成调节过头，甚至使温度忽高忽低，来

回震荡。

增大比例系数使系统反应灵敏，调节速度加快，并且可以减小稳态误差。但是比例系数

过大会使超调量增大，振荡次数增加，调节时间加长，动态性能变坏，比例系数太大甚至会

使闭环系统不稳定。

单纯的比例控制很难保证调节得恰到好处，完全消除误差。

2．积分控制

PID 控制器中的积分对应于图 1 中误差曲线与坐标轴包围的面积（图中的灰色部分）。

PID 控制程序是周期性执行的，执行的周期称为采样周期。计算机的程序用图 1 中各矩形面

积之和来近似精确的积分，图中的 TS 就是采样周期。

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