下载后可任意编辑1 引言1.1 课题讨论背景PID 控制器本身是一种基于对“过去”、“现在”和“未来”信息估量的简单但却有效的控制算法。由于其算法简单、鲁棒性能好、可靠性高等优点，PID控制策略被广泛应用于工业过程控制中。国际上有一些讨论文章陈述了当前工业控制的状况，如日本电子测量仪表制造协会的一份调查报告表明 90%以上的控制回路是采纳 PID 控制策略。王伟等在PD 整定方法综述中也提到在全世界过程控制中用的 84%仍是纯 PD 控制器，若改进型包括在内则超过 90%。另外一篇有关加拿大造纸厂的统计报告表明典型的造纸厂一般有多个控制回路，其中 97%以上是 PID 控制。可见，在实际生产过程控制中，常规 PID 控制最为常用，因此，可以将 PID 控制器看成自动控制的“面包与黄油”。PID 控制能被广泛应用和进展，根本原因在于这种控制方法满足实际控制的应用需求和具备应用实现的条件。在计算机技术没有进展的条件下，大量需求的控制对象是一些较为简单的单输入单输出线性系统，而且对这些对象的自动控制要求是保攀输出变量为要求的恒值，消除或减少输出变量与给定值之误差、误差速度等。而 PID 控制的结构正是适合于这种对象的控制要求。另一方面，PID 控制结构简单、调试方便，用一般电子线路、电气机械装置很容易实现，在无计算机条件下，这种 PID 控制比其他复杂控制方法具有可实现的优先条件。即使到了计算机出现的时代，由于被控对象输出信息的猎取目前主要是“位置信息” 、“速度信息”和部分“加速度信息”，而更高阶的信息无法或很难测量，在此情况下，高维、复杂控制只能在计算方法上利用计算机的优势，而在实际应用中，在不能或难以获得高阶信息的条件下，PID 控制器仍是应用的主要方法[1]-[3]。总而言之，PID 控制器历史悠久，生命力旺盛，并以其独特的优点在工业控制中发挥巨大作用。下面简单地回顾 PID 控制器的进展历史：第一个阶段：十七世纪中叶至二十世纪二十年代机器工业的进展，对控制提出了要求。反馈的方法首先被提出，在讨论气动和电动记录仪的基础上发现了比例和积分作用，它们的主要的调节对象是火炉的温度和蒸汽机的阀门位置等。调节方式类似于 Bang-Bang 继电控制，精度比较低第 1 页 共 36 页下载后可任意编辑控制器的形式是 P 和 PI。第二个阶段：二十世纪二十年代至四十年代1953 年，泰勒仪器公司的发现了微分作用，微分作用的发现具有重要的意义，它能直观地实现对...
