P.I.D 调节（控制）原理

1、 什么是P.I.D调节（控制）

　　在控制工程中广泛应用的调节或控制规律为比例（P）、积分（I）、微分（D）调节，简称P.I.D调节（控制）。P.I.D调节（控制）器上世纪四十年代就已出现，并成为工业控制的主要技术之一。

　　在被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定。这时应用P.I.D控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用P.I.D控制技术。P.I.D控制，实际中也有PI和PD控制。

　　P.I.D 控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。  

2、P.I.D 调节（控制）原理

　　比例（P）控制　比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。

　　由于比例控制必须在有输入误差信号时才起作用，所以当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。   

　　积分（I）控制　在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分（即误差存在的时间）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差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分作用”。积分作用对误差的作用取决于时间的积分，即误差存在时间越长控制器的作用越大，随着时间的增加，积分作用会增大。这样，即便误差很小，控制器输出变化也会随着时间的增加而加大，使稳态误差进一步减小，直到等于零。  

　　因此，比例+积分(P.I)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。 　    

　　微分（D）控制　在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。 

　　自动控制系统在克服系统误差的过程中， 如果存在有较大惯性 或滞后的环节或组件，使得代表被控参数的测量值滞后于被控参数的实际状态。有可能使自动控制系统出现振荡甚至失稳。 解决的办法是 使抑制误差控制器的输出变化“超前”，即引入“微分”，它能根据误差变化的趋势“超前”改变控制器的输出。 当误差一产生， 即始很小，控制器也会产生一个很强并逐步减弱的的控制信号。从而避免被控量的严重超调。 

　　所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。 

3、P.I.D 参数和调节（控制）单元（器）的输入输出关系

　　调节（控制）单元（器）的放大倍数Ｋ＝输出ｏ／偏差ｅ＝输出ｏ／（给定ｘ－测量ｅ）

　　比例作用 Kp＝100/比例带P

　　积分作用 Ki＝比例作用 Kp×（偏差产生后经过的时间 T／积分时间 I）

　　微分作用 Kd＝比例作用 Kp×（微分时间 D／偏差产生后经过的时间 T）

　　一般地（传统的线性P.I.D调节）调节（控制）单元（器）的放大倍数Ｋ由比例作用 Kp、积分作用 Ki、微分作用 Kd叠加构成。

4、P.I.D 调节（控制）参数的人工整定

　经验参数各种调节系统中P.I.D参数可参照以下经验数据设置。或作为人工整定的初始数据：  

　　　　温度T：P= 20~60%，T=180~600s，D=3-180s；

　　　　压力P： P=30~70%，T=24~180s；   

　　　　液位L：P=20~80%，T= 60~300s；  

　　　　流量L：P=40~100%，T=6~60s；

　P.I.D人工整定方法（口诀　附简单解释）

　　参数整定找最佳，从小到大顺序查，（查找最佳参数组合的时候，要从调节作用较小的位置开始一个个参数进行）

　　先是比例后积分，最后再把微分加，（整定顺序为比例，积分，微分）

　　曲线振荡很频繁，比例度盘要放大，（对于被调参数有反复振荡迹象，要放大比例带，即减小增益）

　　曲线漂浮绕大弯，比例度盘往小扳，（对于被调参数长时间不回到给定值的情况，要减小比例带，即提高增益）

　　曲线偏离回复慢，积分时间往下降，（对于参数回到给定值时间较长的情况，可以缩短积分时间）

　　曲线波动周期长，积分时间再加长，（对于波动周期长的情况，可加长积分时间）

　　曲线振荡频率快，先把微分降下来，（对于被调参数出现振荡的情况，要先把微分时间降低或关闭）

　　动差大来波动慢，微分时间应加长，（对于波动偏离给定较多且波动周期较长的情况，应增加微分时间）

　　理想曲线两个波，前高后低４比１。（理想的整定曲线是４:１衰减）