文档介绍：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70年历史,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的主要技术之一。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,控制理论的其它技术难以采用时,系统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参数时,最适合用PID控制技术。PID控制,实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。系统的传感器得到的测量结果控制器作出决定通过一个输出设备来作出反应控制器从传感器得到测量结果,然后用需求结果减去测量结果来得到误差。然后用误差来计算出一个对系统的纠正值来作为输入结果,这样系统就可以从它的输出结果中消除误差。在一个PID回路中,这个纠正值有三种算法,消除目前的误差,平均过去的误差,和透过误差的改变来预测将来的误差。比如说,假如一个水箱在为一个植物提供水,这个水箱的水需要保持在一定的高度。一个传感器就会用来检查水箱里水的高度,这样就得到了测量结果。控制器会有一个固定的用户输入值来表示水箱需要的水面高度,假设这个值是保持65%的水量。控制器的输出设备会连在一个马达控制的水阀门上。打开阀门就会给水箱注水,关上阀门就会让水箱里的水量下降。这个阀门的控制信号就是我们控制的变量,它也是这个系统的输入来保持这个水箱水量的固定。PID控制器可以用来控制任何可以被测量的并且可以被控制变量。比如,它可以用来控制温度,压强,流量,化学成分,速度等等。PID调节原理如下:一个自动控制系统要能很好地完成任务,首先必须工作稳定,同时还必须满足调节过程的质量指标要求。即:系统的响应快慢、稳定性、最大偏差等。很明显,自动控制系统总希望在稳定工作状态下,具有较高的控制质量,我们希望持续时间短、超调量小、摆动次数少。为了保证系统的精度,就要求系统有很高的放大系数,然而放大系数一高,又会造成系统不稳定,甚至系统产生振荡。反之,只考虑调节过程的稳定性,又无法满足精度要求。因此,调节过程中,系统稳定性与精度之间产生了矛盾。  如何解决这个矛盾,可以根据控制系统设计要求和实际情况,在控制系统中插入“校正网络”,矛盾就可以得到较好解决。这种“校正网络”,有很多方法完成,其中就有PID方法。  简单的讲,PID“校正网络”是由比例积分PI和比例微分PD"元件组"成的。为了说明问题,这里简单介绍一下比例积分PI和比例微分PD。微分:  从电学原理我们知道,见图2,当脉冲信号通过RC电路时,电容两端电压不能突变,电流超前电压90°,输入电压通过电阻R向电容充电,电流在t1时刻瞬间达到最大值,电阻两端电压Usc此刻也达到最大值。随着电容两端电压不断升高,充电电流逐渐减小,电阻两端电压Usc也逐渐降低,最后为0,形成一个锯齿波电压。这种电路称为微分电路,由于它对阶跃输入信号前沿“反应”激烈,其性质有加速作用。积分:  再来看图3,脉冲信号出现时,通过电阻R向电容充电,电容两端电压不能突变,电流在t1时刻瞬间达到最大值,电阻两端电压此刻也达到最大值。电容两端电压Usc随着时间t不断升高,充电电流逐渐