PID控制器理论了解吗?如何选择合适、称心的PID控制器?

在这篇文章中，小编将对控制器" target="_blank">PID控制器的相关内容和情况加以介绍以帮助大家增进对PID控制器的了解程度，和小编一起来阅读以下内容吧。

一、PID控制器理论

PID控制器可以用来控制任何可以被测量的并且可以被控制的变量。比如，它可以用来控制温度，压强，流量，化学成分，速度等等。汽车上的巡航定速功能就是一个例子。

PID是以它的三种纠正算法而命名的。这三种算法都是用加法调整被控制的数值。而实际上这些加法运算大部分变成了减法运算因为被加数总是负值。这三种算法是：

比例- 来控制当前，误差值和一个负常数P(表示比例)相乘，然后和预定的值相加。P只是在控制器的输出和系统的误差成比例的时候成立。这种控制器输出的变化与输入控制器的偏差成比例关系。比如说，一个电热器的控制器的比例尺范围是10°C，它的预定值是20°C。那么它在10°C的时候会输出100%，在15°C的时候会输出50%，在19°C的时候输出10%，注意在误差是0的时候，控制器的输出也是0。

积分 - 来控制过去，误差值是过去一段时间的误差和，然后乘以一个负常数I，然后和预定值相加。I从过去的平均误差值来找到系统的输出结果和预定值的平均误差。一个简单的比例系统会振荡，会在预定值的附近来回变化，因为系统无法消除多余的纠正。通过加上一个负的平均误差比例值，平均的系统误差值就会总是减少。所以，最终这个PID回路系统会在预定值定下来。

微分 - 来控制将来，计算误差的一阶导，并和一个负常数D相乘，最后和预定值相加。这个导数的控制会对系统的改变作出反应。导数的结果越大，那么控制系统就对输出结果作出更快速的反应。这个D参数也是PID被称为可预测的控制器的原因。D参数对减少控制器短期的改变很有帮助。一些实际中的速度缓慢的系统可以不需要D参数。用更专业的话来讲，一个PID控制器可以被称作一个在频域系统的滤波器。这一点在计算它是否会最终达到稳定结果时很有用。如果数值挑选不当，控制系统的输入值会反复振荡，这导致系统可能永远无法达到预设值。

二、如何选择PID控制器

通过上面的介绍，想必大家对PID控制器的理论已经具备了初步的认识。在这部分，我们主要来了解一下如何选择一款合适的PID运动控制器。

PID控制器选型应根据控制对象特性及生产过程对控制系统的要求进行，PID控制器选型基本原则如下：

①当对象和测量元件的时间常数T较大，容量迟延大，纯滞后r很小，微分控制是首选。工艺要求较高时，应选用PID控制器或PD控制器。工艺要求不高时，可选用P控制器。(注：前面的说法是为了让大家明白PID控制特性，现在的的PID控制器同时具有P、I、D三个功能，并没有PI控制器或P控制器出售)

②当对象和测量元件的时间常数T较小，纯滞后t较大，用微分控制不一定有作用。

③当对象的时间常数T较小，系统负荷变化较大时，为了消除干扰引起的余差，应选用PI控制器，如流量控制系统。

④当对象的时间常数T较小，而负荷变化很快，这时用了微分控制和积分控制都容易引起振荡，对控制质量影响很大。如果对象的时间常数很小，采用反微分作用可能会有较好的效果。

⑤当对象的纯滞后t很大，负荷变化也很大，简单控制系统可能无法满足要求，只能采用复杂控制系统，如串级控制来满足工艺生产的要求。

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