pid控制原理 詳細分析

1、PID控制器就是根據系統的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。

2、比例P控制。比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差訊號成比例關係。當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差。

3、積分I控制。在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差訊號的積分成正比關係。

對一個自動控制系統，如果在進入穩態後存在穩態誤差，則稱這個控制系統是有穩態誤差的或簡稱有差系統。

為了消除穩態誤差，在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決於時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩態誤差進一步減小，直到等於零。

因此，比例+積分（PI）控制器，可以使系統在進入穩態後無穩態誤差。

4、微分D控制。在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差訊號的微分（即誤差的變化率）成正比關係。

自動控制系統在克服誤差的調節過程中可能會出現振盪甚至失穩。其原因是由於存在有較大慣性元件（環節）或有滯後（delay）元件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落後於誤差的變化。

解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應該是零。

這就是說，在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而需要增加的是“微分項”，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等於零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調。

所以對有較大慣性或滯後的被控物件，比例+微分（PD）控制器能改善系統在調節過程中的動態特性。