PID控制器有何缺点?PID控制器的性能究竟如何?

今天，小编将在这篇文章中为大家带来PID控制器的有关报道，通过阅读这篇文章，大家可以对它具备清晰的认识，主要内容如下。

一、PID控制中存在的问题

首先，我们来看看PID控制器中存在的一些问题。

在工业过程中，导致控制回路性能不佳的原因可以归结为以下一种或者多种情形。下面，我们来具体看下每种情况的具体内容。

1)PID控制器调整不当，缺乏维护。出现这种情况的原因包括：控制器从未调整过或根据不匹配模型调整过，或者使用了不正确类型的控制器。在工业过程自动控制系统中，90%以上的控制器都是PID型控制器，即使在某些情况下可以使用其他控制器，也可以获得更好的性能。事实上，控制回路性能不佳的最常见原因是控制器缺乏维护。经过多年的运行，执行器和被控对象的动态特性可能会因磨损等原因发生变化。 只有少数工程师维护控制回路，操作员和工程师往往缺乏对控制回路性能不佳的原因的了解。

2)设备故障或结构设计不合理。 控制回路性能不佳可能是由传感器或执行器故障(例如过度摩擦)引起的。如果工业设备的设计或设备的组成部分不合理，问题可能会更严重。这些问题无法通过重新调整控制器来有效解决。所以，在设计PID控制器的时候，一定要考虑到结构的合理性。

3)PID控制器的前馈补偿不足或不足。如果处理不当，外部干扰会降低回路的性能。因此，当干扰可测量时，建议使用前馈控制 (FFC) 来补偿干扰。

4)PID控制器的控制结构设计不合理。输入/输出配对不当、忽略系统变量之间的相互耦合、竞争控制器、自由度不足、非线性强、大时滞补偿不足等都可能导致控制结构问题。

二、PID控制性能评估

通过上面的介绍，大家对PID控制器中存在的问题已经具备了初步认识。在这部分，我们来看看PID控制的性能如何。

用已知过程中的常规运行数据估计PID控制所能达到的最小方差是可行的; 对于PID控制，以PID所能达到的最小方差性能作为评价基准，评价结果更加合理;拟合模型后估计 PID 控制器参数可以显着降低过程输出方差。

针对控制系统进行性能监控与评估是当今世界过程控制界最受关注的研究方向之一。控制器性能监控与评估工作可追溯到20世纪六七十年代Astrom(1967)、DeVrieWu(1978)等人的工作;到1970年，由Box Jenkins(1976)、Astro最小方差控制;1989年Harris(1989)用最小方差控制进行SISO系统方差性能的评估，使得此领域在随机性能监控和评估方面有了开创性的成果和新的目标。从此，CPM/CPA技术吸引了大批控制理论界学者的关注和研究而获得了快速的发展。经过前人的努力，此技术已经发展成为涉及控制理论、系统辨识、信号处理和概率统计等多门学科的交叉综合技术，通常被称作为控制回路的性能监控与评估、控制器的性能监控与评估、性能评估等。

为解决工业系统中因系统时变引起的PID控制器环路性能退化问题，浙江大学刘晓燕基于Edgar提出的PID可达性评价基准，提出了一种性能评估、优化和监控的方法，即：PID回路评估和优化算法。 该算法利用系统的闭环输入输出数据进行在线滑动窗口辨识，利用基于MVC(MinimumVariance Control)的PID最小方差可达性准则评价PID控制器的性能，计算出最优PID控制器 最小方差意义上的参数; 将理论最小方差与输出方差进行比较，作为PID系统在线优化的启停阈值，仿真证明了它的有效性。

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