pid控制器的三个参数，pid控制器的传递函数

什么是PID控制

PID控制（比例-积分-微分控制）是工业控制应用中常用的反馈回路元件。该控制器将所采集的数据与一参考值作对比，再将此差异应用到新输入值的计算中，这一新输入值旨在能使系统数据到达或维持参考值。它不需要任何经验知识，也不会因为系统的参数发生变化而改变输出值，所以这种控制系统非常适用于一些复杂的被控对象。它不同于其他简单的控制操作，PID控制器能够根据历史数据以及差异的出现率对输入值进行调节，从而使得系统更精确、更平稳。能用数学来论证，当其他控制方法引起系统存在稳定误差或者过程重复时，单个PID反馈回路反而能维持系统稳定。

PID控制器的具体步骤

在自动控制系统中，这都涉及到了一些概念。所谓‘传递函数’就是用一个量表示另一变量变化时对该变量影响最大或最小的那部分量。1、首先阐述了PID调节单元所接收和输出均为电信号；2、自动控制技术等，综合了【给定单元】、【调节单元】、【输出与执行单元】、【测量单元】、【反馈单元】等的基本原理：给定的小区提供了既定的控制目标，调节单元对比给定信号和反馈信号之间的差异，执行PID操作（比例、积分、微分），最终输出控制信号，输出和执行单元是指利用前一个控制信号，将其转换成实际装置输出物理量，测量单元对物理量的实际值进行检测，反馈单元，用于对检测信号进行处理和变换，然后反馈给调节单元，这样就形成了一个【闭环】自动调节控制系统；3、物理量与电量之间的换算在测量单元中进行，电量-物理量转化由输出和执行单元实现；4、结合例子，说来话长，怕是给大家出论文了吧，哈哈，甚至明确PID调节器的设计，还要千言万语才可以呀。补充：各个单元都可以求出【传递函数】，必须运用【拉普拉斯变换】等知识。传递函数的功能是由物理事物出发，建立相应【数学模型】，再运用数学手段对其进行分析，研究。

PID控制器有哪些，越是类似的就越是优秀

PID控制原理及特性

从工程实际来看，最常用的调节器控制规律是比例控制，积分控制和微分控制，或PID控制或PID调节。由于该控制系统具有良好的鲁棒性和抗干扰性等特点，所以广泛应用于各种工业生产过程及自动控制领域。PID控制器的出现已有近70年的历史了，具有结构简单，稳定性强，运行可靠等特点、调节方便，并已成为工业控制中的一项重大技术。在被控对象结构及参数无法充分把握时，或者在无法获得准确数学模型的情况下，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器结构及参数须凭经验及现场调试决定，此时运用PID控制技术是最容易的。也就是在对一个系统及其被控对象没有充分认识的情况下，或者在无法用有效测量手段获取系统参数情况下，采用PID控制技术最为适宜。在许多情况下，这种方法可以使系统达到最优状态并具有良好的动态品质。PID控制在实际应用时还有PI,PD等多种方式。PID控制器是以系统误差为基础，采用比例，积分、微分计算控制量。

比例（P）调节

比例控制就是其中最为简便的控制方式之一。当控制系统中不含有比例控制装置，即在被控对象为纯滞后过程时。它的控制器输出和输入误差信号成正比。在只有比例控制的情况下，系统输出会出现稳态误差（Steady-state error）。

积分（I）管制

就积分控制而言，控制器输出和输入误差信号积分成正比。因此，在实际应用中，通常把控制器所产生的闭环系统作为无稳态误差系统来处理。对于某自动控制系统来说，若进入稳态时，则有稳态误差，则将该控制系统称为具有稳态误差，也可称为有差系统（System with Steady-state Error）。无差系统和闭环系统对稳态误差的要求不同，其特点也不相同。以消除稳态误差，将“积分项”导入控制器是非常有必要的。这种引入的“积分项”就是我们常说的“微分项”。积分项在误差上依赖于时间积分，久而久之，积分项将增加。当误差达到一定值时，将产生累积效应导致闭环系统不稳定。从而使误差即使较小，积分项亦随时间增长，它促使控制器输出增加使得稳态误差进一步降低直至等于零。如果积分项是线性时不变函数，那么其变化量与控制输入成正比。所以比例加积分（PI）控制器，能够使得系统进入稳态时不存在稳态误差。

微分（D）控

就微分控制而言，控制器输出正比于输入误差信号微分（即误差的变化率）。如果系统没有足够大的反馈增益使它达到最大限度地减小这种偏差的程度，那么该闭环系统对整个扰动来说就不稳定了。自动控制系统克服误差进行调整时，可能产生振荡，甚至不稳定。产生这种现象的一个重要原因就是系统的动态性能较差。究其原因，是因为具有大惯性的部件（环节），或者具有滞后（delay）的部件，对误差有抑制作用，它的改变永远滞后于误差改变。这种现象称为抑制误差的作用随时间衰减的现象，称之为“超前效应”。解决之道在于让抑制误差效果改变“超前”，即当误差趋近于零时，抑制误差效果应为0。即控制器中“比例”项目的提出常常不充分，比例项只对放大误差幅值有影响，而且现在要加上“微分项”，它可以预测出误差的变化趋势从而，比例加微分控制器，它可以预先将抑制误差控制效果为零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。同时还可以通过改变反馈增益来补偿由于存在非线性因素引起的控制系统的大迟延和不确定性。因此，对于惯性大或者滞后大的被控对象，比例加微分（PD）控制器可以提高系统调整时的动态特性。

PID控制器不同

所谓PID指的是Proportion-Integral-Differential。翻译成中文的是比例-积分-微分。意思就是把输入、输出量之间的关系转化为一组数学函数的形式，再通过计算使其达到最优值。PID如何进行误差控制等，且听笔者细说：“误差”是指命令和输出之差。当输入和输出量不一致时，误差就产生了。例如，您想控制液压泵的转速达到1500转时（“命令电压”=6V），但实际上控制液压泵的转速仅为1000转（“输出电压”=4V）时就会产生误差：e=500转（对应电压2V）。这个公式可以用来计算一个人在不同环境下，用同样的速度工作时，其液压系统中压力变化的大小。若泵的实际速度是2000转，则误差e=-500转（注意正负号）。

此误差值送至PID控制器，用作PID控制器输入。在此基础上，设计出一种新的非线性函数拟合算法。所述PID控制器输出是：误差乘以比例系数Kp+Ki*误差积分+Kd*误差微分。

Kp*e+Ki*∫edt+Kd*（de/dt）（式中的t为时间，即对时间积分、微分）

上式为三项求和（希望你能看懂），将PID结果送入电机变频器或驱动器。

由上式可见，若无误差，即e=0，则Kp*e=0；Kd*（de/dt）=0；而且Ki*̈edt也未必是0。三项的总和未必等于0。

简单地说，在有“误差”的情况下，PID对变频器进行整定，直至误差等于0为止。

评价控制系统优越与否的3个指标是快速，稳定和精确。

快是指压力能够迅速达到“命令值”和（不知您的系统需要多长时间）

稳是指压力稳定而无波动或者波动量较小（不知您的系统容许了多少起伏）

准是指要求“命令值”和“输出值”误差e较小（不知您的系统容许了多少错误）

对您的系统，如果需要“快”，就能提高Kp和Ki值

求“准”字可提高Ki值

求“稳”字可提高Kd值并能减小压力波动

认真分析，就会发现：这三项指标之间存在着矛盾。

若过于“快”就会造成不“稳”的后果；

若过于“稳”就会造成不够“快”的后果；

只要系统是稳定的，存在积分Ki，则系统在静态下是无误差的（会存在动态误差）；

被称为动态误差，是指“命令值”不为常数的情况，“输出值”赶不上“命令值”所产生的错误。在我们所见到的各种产品中，几乎所有的产品都或多或少地存在着这种动态误差。无论谁设计、无论多么优秀的系统，也会有动态误差，动态误差反映系统跟踪特性如，有些音响功放对于高频声音不够灵敏，则表明功放的跟踪性能较差。

整定PID参数的方法主要有2种：1，仿真法；2、“试凑法”

仿真法相信大家都不知道，引入“试凑法”

“试凑法”设定PID参数推荐程序：

1、设Ki和Kd为0且不进行积分和微分；

2、将Kp值以0为起点缓慢上升，并观察压力反应速度是否达到规定范围；

3、在压力的反应速度满足您的需求时不再提高Kp值；

4、在此Kp值基础上降低10%；

5、将Ki值以0为起点缓慢递增；

6、在压力起伏不定时不再提高Ki值；

7、在此Ki值基础上降低10%；

8、将Kd值以0为起点缓慢上升，并观察压力反应速度是否达到规定范围；

而您所说的前者仅仅是PID的一方面而已，其功能就像PID比例环节的引入。

PID控制的含义

PID控制器作为一种反馈回路部件，被广泛应用于工业控制应用，包括比例单元P，积分单元I，微分单元D三部分。PID控制是以比例控制为核心；比例调节器具有良好的线性特性及较高的调节精度，但是其动态响应慢、抗干扰能力差。积分控制能够消除稳态误差，但是可能会加入超调；微分控制可以加速大惯性系统的响应速度，同时削弱超调趋势。

PID控制器包括一个比例单元（P）、积分单元（I）与微分单元（D）构成。它是一种经典控制理论与现代电子技术相结合的控制系统。对于第一个实用化控制器来说，已经有了近一个世纪。由于它具有控制精度高，抗干扰能力强以及易于实现实时控制等优点而被广泛应用于工业过程中。PID控制器简单明了，在使用时不需要准确的系统模型这样一个前提，因而成为应用最为广泛的控制器。

扩展资料等

1、PID控制系统主要由控制器，传感器，变送器和执行机构等组成、输入输出接口等。传感器将采集的物理量信号传给控制器，经运算处理后送入控制装置进行计算和调节。控制器输出经输出接口，执行机构，在被控系统中加入；控制系统被控量，经传感器、变送器，经由输入接口发送至控制器。

2、压力，温度和流量采用PID控制、液位控制器，能够实现PID控制功能的可编程控制器（PLC），也有能实现PID控制等PC系统。

参考资料：百度百科—PID控制