PID是比例、积分、微分的简称，PID操控的难点不是编程，而是操控器的参数整定。参数整定的要害是准确地了解各参数的物理含义，PID操控的原理能够用人对炉温的手动操控来了解。
1．比例操控
有阅历的操作人员手动操控电加热炉的炉温，能够获得十分好的操控质量，PID操控与人工操控的操控战略有许多类似的本地。
下面介绍操作人员怎样用比例操控的思维来手动操控电加热炉的炉温。假定用热电偶查看炉温，用数字外表闪现温度值。在操控进程中，操作人员用双眼读取炉温，并与炉温给定值比照，得到温度的过失值。然后用手操作电位器，调度加热的电流，使炉温坚持在给定值邻近。
操作人员知道炉温安稳在给定值时电位器的大致方位（咱们将它称为方位L），并依据其时的温度过失值调整操控加热电流的电位器的转角。炉温小于给定值时，过失为正，在方位L的根底上顺时针增大电位器的转角，以增大加热的电流。炉温大于给定值时，过失为负，在方位L的根底上反时针减小电位器的转角，并令转角与方位L的差值与过失成正比。上述操控战略便是比例操控，即PID操控器输出中的比例有些与过失成正比。
闭环中存在着林林总总的推延效果。例如调度电位器转角后，到温度上升到新的转角对应的稳态值时有较大的时刻推延。由于推延要素的存在，调度电位器转角后不能立刻看到调度的效果，因而闭环操控体系调度艰难的首要要素是体系中的推延效果。
比例操控的比例系数假定太小，即调度后的电位器转角与方位L的差值太小，调度的力度不行，使体系输出量改动缓慢，调度所需的总时刻过长。比例系数假定过大，即调度后电位器转角与方位L的差值过大，调度力度太强，将构成调度过头，甚至使温度忽高忽低，来回颤抖。
增大比例系数使体系反响活络，调度速度加速，而且能够减小稳态过失。但是比例系数过大会使超调量增大，振动次数添加，调度时刻加长，动态功用变坏，比例系数太大甚至会使闭环体系不安稳。
单纯的比例操控很难确保调度得恰到利益，彻底消除过失。
2．积分操控
PID操控器中的积分对应于图1中过失曲线 与坐标轴围住的面积（图中的灰色有些）。PID操控程序是周期性施行的，施行的周期称为采样周期。核算机的程序用图1中各矩形面积之和来近似准确的积分，图中的TS便是采样周期。

图1 积分运算暗示图
每次PID运算时，在正本的积分值的根底上，添加一个与其时的过失值ev（n）成正比的纤细有些。过失为负值时，积分的增量为负。
手动调度温度时，积分操控恰当于依据其时的过失值，周期性地微调电位器的视点，每次调度的视点增量值与其时的过失值成正比。温度低于设定值时过失为正，积分项增大，使加热电流逐步增大，反之积分项减小。因而只需过失不为零，操控器的输出就会由于积分效果而不断改动。积分调度的“大方向”是准确的，积分项有减小过失的效果。一贯要到体系处于安稳状况，这时过失恒为零，比例有些和微分有些均为零，积分有些才不再改动，而且刚好等于稳态时需要的操控器的输出值，对应于上述温度操控体系中电位器转角的方位L。因而积分有些的效果是消除稳态过失，跋涉操控精度，积分效果一般是有必要的。
PID操控器输出中的积分有些与过失的积分红正比。由于积分时刻TI在积分项的分母中，TI越小，积分项改动的速度越快，积分效果越强。
3．PI操控
操控器输出中的积分项与其时的过失值和曩昔每次过失值的累加值成正比，因而积分效果本身具有严峻的滞后特性，对体系的安稳性晦气。假定积分项的系数设置得欠好，其负面效果很难经过积分效果本身活络地批改。而比例项没有推延，只需过失一呈现，比例有些就会当即起效果。因而积分效果很少独自运用，它一般与比例和微分联合运用，构成PI或PID操控器。
PI和PID操控器既打败了单纯的比例调度有稳态过失的缺点，又防止了单纯的积分调度照料慢、动态功用欠好的缺点，因而被广泛运用。
假定操控器有积分效果（例如选用PI或PID操控），积分能消除阶跃输入的稳态过失，这时能够将比例系数调得小一些。
假定积分效果太强（即积分时刻太小），恰当于每次微调电位器的视点值过大，其累积的效果会使体系输出的动态功用变差，超调量增大，甚至使体系不安稳。积分效果太弱（即积分时刻太大），则消除稳态过失的速度太慢，积分时刻的值应获得适中。
4．微分效果
过失的微分便是过失的改动速率，过失改动越快，其微分必定值越大。过失增大时，其微分为正；过失减小时，其微分为负。操控器输出量的微分有些与过失的微分红正比，反映了被控量改动的趋势。
有阅历的操作人员在温度上升过快，但是没有抵达设定值时，依据温度改动的趋势，预感到温度将会逾越设定值，呈现超调。所以调度电位器的转角，提早减小加热的电流。这恰当于兵士射击远方的移动方针时，思考到枪弹运动的时刻，需要必定的提早量相同。

图2 阶跃照料曲线
图2中的c (∞)为被控量c (t)的稳态值或被控量的期望值，过失e(t) = c (∞) - c (t)。在图2中建议进程的上升时期，当 时，被控量没有逾越其稳态值。但是由于过失e(t)不断减小，过失的微分和操控器输出的微分有些为负值，减小了操控器的输出量，恰当于提早给出了制动效果，以阻挠被控量的上升，所以能够削减超调量。因而微分操控具有超前和猜想的特性，在超调没有呈现之前，就能提早给出操控效果。
闭环操控体系的振动甚至不安稳的根柢要素在于有较大的滞后要素。由于微分项能猜想过失改动的趋势，这种“超前”的效果能够抵消滞后要素的影响。恰当的微分操控效果能够使超调量减小，添加体系的安稳性。
关于有较大的滞后特性的被控方针，假定PI操控的效果不抱负，能够思考添加微分操控，以改进体系在调度进程中的动态特性。假定将微分时刻设置为0，微分有些将不起效果。
微分时刻与微分效果的强弱成正比，微分时刻越大，微分效果越强。假定微分时刻太大，在过失活络改动时，照料曲线上或许会呈现“毛刺”。
微分操控的缺点是对烦扰噪声活络，使体系按捺烦扰的才调下降。为此可在微分有些添加惯性滤波环节。
5．采样周期
PID操控程序是周期性施行的，施行的周期称为采样周期。采样周期越小，采样值越能反映仿照量的改动状况。但是太小会添加CPU的运算作业量，相邻两次采样的差值几乎没有啥改动，将使PID操控器输出的微分有些挨近为零，所以也不宜将采样周期获得过小。
应确保在被控量活络改动时（例如建议进程中的上升时期），能有满足多的采样点数，不致由于采样点数过少而扔掉被收集的仿照量中的首要信息。
6．PID参数的调整办法
在整定PID操控器参数时，能够依据操控器的参数与体系动态功用和稳态功用之间的定性联络，用试验的办法来调度操控器的参数。有阅历的调试人员一般能够较快地得到较为满足的调试效果。在调试中最首要的疑问是在体系功用不能令人满足时，知道应当调度哪一个参数，该参数应当增大仍是减小。
为了削减需要整定的参数，首要能够选用PI操控器。为了确保体系的安全，在调试开端时应设置比照保存的参数，例如比例系数不要太大，积分时刻不要太小，以防止呈现体系不安稳或超调量过大的反常状况。给出一个阶跃给定信号，依据被控量的输出波形能够取稳当系功用的信息，例如超调量和调度时刻。应依据PID参数与体系功用的联络，重复调度PID的参数。
假定阶跃照料的超调量太大，经过屡次振动才调安稳或许根柢不安稳，应减小比例系数、增大积分时刻。假定阶跃照料没有超调量，但是被控量上升过于缓慢，过渡进程时刻太长，应按相反的方向调整参数。
假定消除过失的速度较慢，能够恰当减小积分时刻，增强积分效果。
重复调度比例系数和积分时刻，假定超调量依然较大，能够参与微分操控，微分时刻从0逐步增大，重复调度操控器的比例、积分和微分有些的参数。
总归，PID参数的调试是一个概括的、各参数彼此影响的进程，实习调试进程中的屡次查验对错常首要的，也是有必要的。
7．试验验证
试验运用S7-300 PLC的PID操控功用块FB 41，被控方针由两个串联的惯性环节构成，其时刻常数别离为2s和5s，比例系数为3.0。用人机界面的趋势图闪现给定曲线和闭环输出量的照料曲线。

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