关于P ID 控制 一、 P ID 控制的结构 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。PID 控制器问世至今已有近 60 年的历史了，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制主要和可靠的技术工具。当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，控制理论的其它设计技术难以使用，系统的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 PID 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的参数的时候，便最适合用 PID 控制技术。 PID 控制包含比例、积分、微分三部分，实际中也有 PI 和 PD 控制器。PID 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，图1.1 中给出了一个 PID 控制的结构图： 图 1.1 PID 控制的结构图 控制器输出和控制器输入（误差）之间的关系在时域中可用公式(1.1)表示如下： ])(1)()([)(dtteTdttdeTteKtuidp （1.1） 公式中，)(te表示误差，也是控制器的输入，)(tu是控制器的输出， pK 、dT 与iT 分别为比例系数、 积分时间常数及微分时间常数。(1.1)式又可表示为： )()()(sEsKsKKsUidp （1.2） 公式中，)(sU和)(sE分别为)(tu和)(te的拉 氏 变 换 ，pK 、dpdTKK、ipiTKK 分别为控制器的比例、积分、微分系数。 1.1 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。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。 1.2 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（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取关于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。 因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。 1.3 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误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存...
