PID是什么PID的形象讲明和调试口诀具体讲明.docx

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1、PID是什么PID的形象讲明和调试口诀具体讲明PID是什么PID的形象讲明和调试口诀具体讲明工控帮导语：PID，就是“比例proportional、积分integral、微分derivative，是一种很常见的控制算法。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。它以其构造简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。一先来彻底搞懂PID到底是啥？啥是PID？PID，就是“比例proportional、积分integral、微分derivative，是一种很常见的控制算法。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、

2、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。它以其构造简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。算法是不可以吃的。PID已经有107年的历史了。它并不是什么很神圣的东西，大家一定都见过PID的实际应用。比方四轴飞行器，再比方平衡小车.还有汽车的定速巡航、3D打印机上的温度控制器.就是类似于这种：需要将某一个物理量“保持稳定的场合比方维持平衡，稳定温度、转速等，PID都会派上大用场。那么问题来了：比方，我想控制一个“热得快，让一锅水的温度保持在50这么简单的任务，为啥要用到微积分的理论呢。你一定在想：这不是soeasy嘛小于50度就让它加热，大于50度就断电，不就行了？

3、几行代码用Arduino分分钟写出来。没错在要求不高的情况下，确实可以这么干But！假如换一种讲法，你就知道问题出在哪里了：假如我的控制对象是一辆汽车呢？要是希望汽车的车速保持在50km/h不动，你还敢这样干么。设想一下，假设汽车的定速巡航电脑在某一时间测到车速是45km/h。它立即命令发动机：加速！结果，发动机那边忽然来了个100%全油门，嗡的一下，汽车急加速到了60km/h。这时电脑又发出命令：刹车！结果，吱.哇.(乘客吐)所以，在大多数场合中，用“开关量来控制一个物理量，就显得比拟简单粗暴了。有时候，是无法保持稳定的。由于单片机、传感器不是无限快的，收集、控制需要时间。而且，控制对象具有

4、惯性。比方你将一个加热器拔掉，它的“余热即热惯性可能还会使水温继续升高一小会。这时，就需要一种算法：它可以将需要控制的物理量带到目的附近它可以“预见这个量的变化趋势它也可以消除由于散热、阻力等因素造成的静态误差.于是，当时的数学家们创造了这一历久不衰的算法这就是PID。你应该已经知道了，P，I，D是三种不同的调节作用，既可以单独使用P，I，D，也可以两个两个用PI，PD，也可以三个一起用PID。这三种作用有什么区别呢？客官别急，听我渐渐道来我们先只讲PID控制器的三个最根本的参数：kP,kI,kD。kPP就是比例的意思。它的作用最明显，原理也最简单。我们先讲这个：需要控制的量，比方水温，有它如

5、今的当前值，也有我们期望的目的值。当两者差距不大时，就让加热器“轻轻地加热一下。要是由于某些原因，温度降低了很多，就让加热器“稍稍用力加热一下。要是当前温度比目的温度低得多，就让加热器“开足马力加热，尽快让水温到达目的附近。这就是P的作用，跟开关控制方法相比，是不是“温文尔雅了很多。实际写程序时，就让偏向目的减去当前与调节装置的“调节力度，建立一个一次函数的关系，就可以实现最根本的“比例控制了kP越大，调节作用越激进，kP调小会让调节作用更保守。要是你正在制作一个平衡车，有了P的作用，你会发现，平衡车在平衡角度附近往返“狂抖，比拟难稳住。假如已经到了这一步恭喜你！离成功只差一小步了kDD的作用

6、更好理解一些，所以先讲讲D，最后讲I。刚刚我们有了P的作用。你不难发现，只有P好似不能让平衡车站起来，水温也控制得晃晃悠悠，好似整个系统不是十分稳定，总是在“抖动。你心里设想一个弹簧：如今在平衡位置上。拉它一下，然后松手。这时它会震荡起来。由于阻力很小，它可能会震荡很长时间，才会重新停在平衡位置。请想象一下：要是把上图所示的系统浸没在水里，同样拉它一下：这种情况下，重新停在平衡位置的时间就短得多。我们需要一个控制作用，让被控制的物理量的“变化速度趋于0，即类似于“阻尼的作用。由于，当比拟接近目的时，P的控制作用就比拟小了。越接近目的，P的作用越温顺。有很多内在的或外部的因素，使控制量发生小范围

7、的摆动。D的作用就是让物理量的速度趋于0，只要什么时候，这个量具有了速度，D就向相反的方向用力，尽力刹住这个变化。kD参数越大，向速度相反方向刹车的力道就越强。假如是平衡小车，加上P和D两种控制作用，假如参数调节适宜，它应该可以站起来了欢呼吧。等等，PID三兄弟好想还有一位。看起来PD就可以让物理量保持稳定，那还要I干嘛？由于我们无视了一种重要的情况：kI还是以热水为例。假设有个人把我们的加热装置带到了非常冷的地方，开场烧水了。需要烧到50。在P的作用下，水温渐渐升高。直到升高到45时，他发现了一个不好的事情：天气太冷，水散热的速度，和P控制的加热的速度相等了。这可怎么办？P兄这样想：我和目的

8、已经很近了，只需要轻轻加热就可以了。D兄这样想：加热和散热相等，温度没有波动，我好似不用调整什么。于是，水温永远地停留在45，永远到不了50。作为一个人，根据常识，我们知道，应该进一步增加加热的功率。可是增加多少该怎样计算呢？前辈科学家们想到的方法是真的巧妙。设置一个积分量。只要偏向存在，就不断地对偏向进展积分累加，并反响在调节力度上。这样一来，即使45和50相差不太大，但是随着时间的推移，只要没到达目的温度，这个积分量就不断增加。系统就会渐渐意识到：还没有到达目的温度，该增加功率啦！到了目的温度后，假设温度没有波动，积分值就不会再变动。这时，加热功率仍然即是散热功率。但是，温度是稳稳的50。

9、kI的值越大，积分时乘的系数就越大，积分效果越明显。所以，I的作用就是，减小静态情况下的误差，让受控物理量尽可能接近目的值。I在使用时还有个问题：需要设定积分限制。防止在刚开场加热时，就把积分量积得太大，难以控制。二再来看看PID到底怎么调？PID参数调整口诀参数整定找最正确，从小到大顺序查先是比例后积分，最后再把微分加曲线振荡很频繁，比例度盘要放大曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳曲线偏离回复慢，积分时间往下降曲线波动周期长，积分时间再加长曲线振荡频率快，先把微分降下来动差大来波动慢。微分时间应加长理想曲线两个波，前高后低四比逐一看二调多分析，调节质量不会低假设要反响增快，增大P减小I假设要反响减慢，减小P增大I假如比例太大，会引起系统震荡假如积分太大，会引起系统迟钝声明：本文为转载类文章，如涉及版权问题，请及时联络我们删除QQ:2737591964，不便之处，敬请谅解！