pid控制的基本原理 pid控制的基本原理和参数调节

PID控制是什么意思？

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控制，实际中也有PI和PD控制。PID就是根据系统的误，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

pid控制的基本原理 pid控制的基本原理和参数调节

比例（P）控制

在积分控制中，的输出与输入误信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误，则称这个控制系统是有稳态误的或简称有系统。积分项对误取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。

微分（D）控制

三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的参数，都需要在实际运行中进行调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。

扩展资料：

PID控单回路控制系统中调节器（PID）的正反作用：制器的参数整定

PID的参数整定是控制系统设计的核心内容。PID参数整定的方法很多，概括起来有两大类：

一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。

二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。

PID参数的整定步骤如下：

(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；

(3)在一定的控当两者距不大时，就让加热器“轻轻地”加热一下。制度下通过公式计算得到PID的参数。

简述pid控制的正作用和反作用

1、被控对象的正、反作用方向的规定：当纵变量增加时，被控变量也增加的对象属于“正作用”；反之，被控变量随着作变量的增加而降低的对象属于放作用。

简述pid控制的正作用和反作用如下：

2、调节阀的作用方向由它的气开、气关型式来确定。气开阀为正方向，气关阀为反方向。

3、调节器（PID）的方向：如果将调节器（PID）的输入偏信号定义为测量值减去给定值，那么当偏增加时，其输出也增加的调节器（PID）称为“正作用”调节器（PID）；反之，调节器（PID）输出信号随偏的增加而减小的称为“反作用”调节器（PID）。

首先由纵变量对被控变量的影响方向来确定对象的作用方向，然后由工艺安全条件来确定调节阀的气开、气关形式，由对象、调节阀、调节器（PID）三个环节组合后为“负”来确定调节器（PID）的正、反作用。

原则是：从里到外，从单回路到复杂回路。 就拿串级回路控制来说，先判断副回路调节器（PID）的正、反作用，然后再判断主回路调节器（PID）的正、反作用。

其它类型复杂控制回路实际写程序时，就让偏（目标减去当前）与调节装置的“调节力度”，建立一个一次函数的关系，就可以实现最基本的“比例”控制了~调节器（PID）正、反作用的判断于此类似。

延迟时间td计算公式

应该就是PID原理。

等于当日结算价乘以万分之1.5，比如今天结算价是6230，则递延费为62300.00015，保留两位小数。

PID如图2中虚线框中所示，一共组合了三种基本控制环节：比例控制环节Kp，积分控制环节Ki/s和微分控制环节Kds。工作时，将误信号的比例（P）、积分（I）和微分（D）通过线性组合构成控制量，对被控对像进行控制，故称PID。

一个典型控制系统PID 控制原理及实现算法：的基本结构包括输入、采样、、被控对象和输出，如图1所示。

其中R(t)为输入给定值，C(t)为实际输出值，e(t)为偏信号，并且该控制偏由输入给定值与实际输出值构成，即e(t)=R(t)- C(t)。

系统在工作时，利用负反馈产生的偏信号对被控对像进行控制从而消除误，便是反馈控制原理。是对被控对像产生控制作用的设备，其目的是对误信号进行校正以产生最适宜的控制量。

PID控制是什么控制？

液位l:

PID控制包含三个环节：比例环节P，积分环节I，微分环节D。可以使用其中的一种或两种，也可以三种都用，这要根据过程的(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；特点和控制的要求而定。

积分环节I：的输出与输入误信号的积分成正比关系。用于消除静，提高系统的无度。但它有滞后现象，使系统的响应速度变慢，超调量变大并可能产生振荡。

微分环节D：反应的输出与输入误信号的微分（即误的变化率）成正比关系。误突变时，能及时控制，并能在偏信号变化太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。但其会带来扰动敏感，抑制抗干扰能力。

化工自动控制的基本原理

流量l:

当今的闭环自动控制技术都是基于反馈的概念以减少不确定性。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关键的是被控变量的实际值，与期望值相比较，用这个偏来纠正系统的响应，执行调节控制。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（比例-积分-微分）是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。PID控制的基础是比例控制；积分控制可消因此，许多自身整定参数的PID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。除稳态误，但可能增加超调；微分控制可加快大惯性系统响应速度以及减弱超调趋势。

这个理论和应用的关键是，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（proportion）、积分（integral）、导数（derivative））作为最早实用化的已有近百年历史，现在仍然是应用最广泛的工业。PID简单易懂，使用中不需的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的。

有人可以告诉我PID控制的原理吗？

2.PID被调参数的选定：

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）作为最早实用化的已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业。PID简单易懂，使用中不需的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的。 PID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 u(t)=kp(e(t)+1/TI∫e(t)dt+TDde(t)/dt) 式中积分的上下限分别是0和t 因此它的传递函数为：G(s)=U(s)/E(s)=kp(1+1/(TIs)+TDs) 其中kp为比例系数； TI为在一些情况下针对特定的系统设计的PID控制得很好，但它们仍存在一些问题需要解决：积分时间常数； TD为微分时间常数

PID算法的基本原理？？

积分（i）控制

常规PID控制理论

PID控制经过半个多世纪的发展，已经成为工业过程控制中生命力最顽强、应用最广泛的基本控制策略。由于规律简单、鲁棒性好、运行可靠、易于实现等特点，在微处理技术迅速发展的今天，仍是目前工业生产过程控制系统中应用最广泛的一类[20]。PID调节器实际是一个放大系数可自动调节的放大器，动态时，放大系数较低，可以防止系统出现超调与振荡；静态时，放大系数较高，可以蒱捉到小误信号，提高控制精度。

PID是把比例、积分和微分作用结合起来，以利用其各自的优点，通过线性组合作为的输出量，作用于被控对象

PID内各环节作用如下所述：

（1）比例环节实时地按照一定比例反映系要是因为某些原因，温度降低了很多，就让加热器“稍稍用力”加热一下。统的偏量 ，即一旦偏出现，立即产生控制作用，以减小偏。比例系数KP越大，系统的调整时间就越短，稳态误也越小，但KP过大，会造成超调量过大，引起系统不稳定。

（2）积分环节消除系统的稳态误，提高系统的无度。积分系数KI越大，积分作用越强，稳态误越小，调整时间越短，但KI大，会造成稳定性变。

（3）微分环节能及时地反映偏量的变化趋势和变化率，有效改善系统的动态性能。通常，微分系数KD大，系统超调量减小，但KD大，也会造成系统稳定性下降。

一文搞懂PID控制算法

PID算法是工业应用中最广泛算法之一，在闭环系统的控制中，可自动对控制系统进行准确且迅速的校正。PID算法已经有100多年历史，在，平衡小车、汽车定速巡航、温度等场景均有应用。

之前做过循迹车项目，简单循迹摇摆幅度较大，效果如下所示：

PID算法优化后，循迹稳定性能较大提升，效果如下所示：

PID算法：就是“比例（proportional）、积分（integral）、微分（derivative）”，是一种常见的“保持稳定”控制算法。

常规的模拟PID控制系统原理框图如下所示：

因此可以得出e(t)和u(t)的关系：

其中：

Kp：比例增益，是调适参数；

Ki：积分增益，也是调适参数；

Kd：微分增益，也是调适参数；

e：误=设定值（SP）- 回授值（PV）；

t：目前时间。

数学公式可能比较枯燥，通过以下例子，了解PID算法的应用。

例如，使用使一锅水的温度保持在50℃，小于50℃就让它加热，大于50度就断电不就行了？

没错，在要求不高的情况下，确实可以这么干，如果换一种说法，你就知道问题出在哪里了。

如果控制对象是一辆汽车呢？要是希望汽车的车速保持在50km/h不动，这种方法就存在问题了。

设想一下，假如汽车的定速巡航电脑在某一时间测到车速是45km/h，它立刻命令发动机：加速！

结果，发动机那边突然来了个全油门，嗡的一下汽车急加速到了60km/h，这时电脑又发出命令：刹车！结果乘客吐......

所以，在大多数场合中，用“开关量”来控制一个物理量就显得比较简单粗暴了，有时候是无法保持稳定的，因为单片机、传感器不是无限快的，采集、控制需要时间。

而且，控制对象具有惯性，比如将热水拔掉，它的“余热”即热惯性可能还会使水温继续升高一小会。

此时就需要使用PID控制算法了。

接着咱再来详细了解PID控制算法的三个最基本的参数：Kp比例增益、Ki积分增益、Kd微分增益。

1、Kp比例增益

Kp比例控制考虑当前误，误值和一个正值的常数Kp（表示比例）相乘。需要控制的量，比如水温，有它现在的 当前值 ，也有我们期望的 目标值 。

要是当前温度比目标温度低得多，就让加热器“开足马力”加热，尽快让水温到达目标附近。

这就是P的作用，跟开关控制方法相比，是不是“温文尔雅”了很多。

Kp越大，调节作用越激进，Kp调小会让调节作用更保守。

若你正在制作一个平衡车，有了P的作用，你会发现，平衡车在平with衡角度附近来回“狂抖”，比较难稳住。

2、Kd微分增益

Kd微分控制考虑将来误，计算误的一阶导，并和一个正值的常数Kd相乘。

有了P的作用，不难发现，只有P好像不能让平衡车站起来，水温也控制得晃晃悠悠，好像整个系统不是特别稳定，总是在“抖动”。

设想有一个弹簧：现在在平衡位置上，拉它一下，然后松手，这时它会震荡起来，因为阻力很小，它可能会震荡很长时间，才会重新停在平衡位置。

请想象一下：要是把上图所示的系统浸没在水里，同样拉它一下 ：这种情况下，重新停在平衡位置的时间就短得多。

此时需要一个控制作用，让被控制的物理量的“变化速度”趋于0，即类似于“阻尼”的作用。

D的作用就是让物理量的速度趋于0，只要什么时候，这个量具有了速度，D就向相反的方向用力，尽力刹住这个变化。

Kd参数越大，向速度相反方向刹车的力道就越强，如果是平衡小车，加上P和D两种控制作用，如果参数调节合适，它应该可以站起来了。

Ki积分控制考虑过去误，将误值过去一段时间和（误和）乘以一个正值的常数Ki。

还是以热水为例，假如有个人把加热装置带到了非常冷的地方，开始烧水了，需要烧到50℃。

在P的作用下，水温慢慢升高，直到升高到45℃时，他发现了一个不好的事情：天气太冷，水散热的速度，和P控制的加热的速度相等了。

这可怎么办？

P兄这样想：我和目标已经很近了，只需要轻轻加热就可以了。

D兄这样想：加热和散热相等，温度没有波动，我好像不用调整什么。

于是，水温永远地停留在45℃，永远到不了50℃。

根据常识，我们知道，应该进一步增加加热的功率，可是增加多少该如何计算呢？

前辈科学家们想到的方法是真的巧妙，设置一个积分量，只要偏存在，就不断地对偏进行积分（累加），并反应在调节力度上。

这样一来，即使45℃和50℃相不是太大，但是随着时间的推移，只要没达到目标温度，这个积分量就不断增加，系统就会慢慢意识到：还没有到达目标温度，该增加功率啦！

到了目标温度后，假设温度没有波动，积分值就不会再变动，这时，加热功率仍然等于散热功率，但是，温度是稳稳的50℃。

Ki的值越大，积分时乘的系数就越大，积分效果越明显，所以，I的作用就是，减小静态情况下的误，让受控物理量尽可能接近目标值。

I在使用时还有个问题：需要设定积分限制，防止在刚开始加热时，就把积分量积得太大，难以控制。

调试中稳定性（不会有发散性的震荡）是首要条件，此外，不同系统有不同的行为，不同的应用其需求也不同，而且这些需求还可能会互相冲突。

PID算法只有三个参数，在原理上容易说明，但PID算法参数调试是一个困难的工作，因为要符合一些特别的判据，而且PID控制有其限制存在。

1、稳定性

若PID算法的参数未挑选妥当，其输出可能是不稳定的，也就是其输出发散，过程中可能有震荡，也可能没有震荡，且其输出只受饱和或是机械损坏等原因所限制。不稳定一般是因为过大增益造成，特别是针对延迟时间很长的系统。

2p=40~,t=6~60s。、性能

两个基本的需求是调整能力（regulation，干扰拒绝，使系统维持在设定值）及命令追随 （设定值变化下，输出追随设定值的反应速度）。有关命令追随的一些判据包括有上升时间及整定时间。有些应用可能因为安全考量，不允许输出超过设定值，也有些应用要求在到达设定值过程中的能量可以最小化。

3、各调试方法对比

4、调整PID参数对系统的影响

pid规律的各个环节对过程控制系统分别有什么影响

积分（I）p=20~60%,t=180~600s,d=3-180s控制

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。

二、PID调节器的基本知识：

1.PID控制及其工作原理:

PID控制是工业过程控制中应用最广泛的一种控制规律，PID控制表示比例、积分、微分(Proportion，Integra1．Diferentia1)控制。其工作原理是：由于来自外界的各种扰动不断产生，要想达到现场控制对象值保持恒定的目的，控制作用就必须不断进行。若扰动出现使得现场控制对象值(即被调参数)发生变化，现场检测元件就会将这种变化记录并传送给PID，改变过程变量值，经变送器送至PID的输入端，并与其给定值(简称sP值)进行比较得到偏值(简称e值)，调节器按此偏并以预先设定的整定参数控制规律发出控制信号，去改变调节器的开度，使调节器的开度增加或减少，从而使被调参数发生改变，并趋向于给定值(SP值)，以达到控制的目的。

在生产过程中，影响工艺过程的工艺参数很多，但并非所有的参数都要加以控制，而且也不可能都加以控制。因此，正确选定被调参数显得尤为重要。选择被调参数要根据生产工艺要求，深入分析生产工艺过程，找出对产品的产量、质量、安全、节能、环境保护等具有决定性作用，能较好地反映工艺生产状态变化的参数，并且这些参数可以直接测量，或者是人工控制难以满足要求，劳动强度很大，客观上要求进行自动控制的参数。被调参数的选择一般要注意以下几个方面：一是被调参数一定是反映工艺作指标或状态的重要参数。二是被调参数是为保持生产稳定，需要经常控制调节的参数。三是如果工艺参数本身就是要求控制的指标，则应尽量选用直接控制指标作为被调参数。如果直接指标无法获得，则应选用与直接指标有单值对应关系且反应又快的间接指标为被调参数。四是被调参数一般应该是可调的．不至于因调整它时引起其他参数的明显变化，发生关联作用而影响系统稳定。五是被调参数应是易于测量、灵敏度足够高的变量。

3.各项的选择：

在实际过程控制中。为使现场过程值在较理想的时间内跟定SP值，如何确定选用何种控制或控制组合来满足现场控制的需要显得十分重要。现将常用的各种控制规律的控制特点简单归纳如下；(1)比例控制规律(P)。在基本控制规律中，比例作用是最基本、最主要也是最普遍的控制规律，它能较快地克服扰动的影响，使系统很快地稳定下来。但不能很好稳定在一个理想的数值，常有余出现。它适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、控制要求不高、允许在一定范围内有余的场合。(2)比例积分控制规律(PI)。在工程中比例积分控制规律是应用最广泛的一种控制规律。积分能在比例的基础上消除余，它适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、被调参数不允许有余的场合。(3)比例微分控制规律(PD)。微分具有超前作用，对于具有容量滞后的控制通道，引入微分参与控制，在微分项设置得当的情况下，对于提高系统的动态性能指标有着显著效果。因此，对于控制通道的时间常数或容量滞后较大的场合，为了提高系统的稳定性，减小动态偏等．可选用比例微分控制规律。(4)比例积分微分控制规律(PID)。PID控制规律是一种较理想的控制规律，它在比例的基础上引入积分，可以消除余，再加入微分作用，又能提高系统的稳定性。它适用于控制通道时间常数或容量滞后较大、控制要求较高的场合，如温度控制、成分控制等。总之。控制规律要根据过程特性和工艺要求来选取，决不是说PID控制规律在任何情况下都具有较好的控制性能，不分场合地采用是不明智的。如果这样做。只会给其他工作增加复杂性，并给参数整定带来困难。当采用PID还达不到工艺要求，则需要考虑其他的控制方案。如串级控制、前馈控制、大滞后控制等。