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摘要
比例-积分-微分 (PID) 算法，可以解决各种反馈控制问题, 但它并不是万能的。
比例-积分-微分 (PID) 回路是目前工业过程中最常见的反馈控制机制, 正如在美国CONTROL ENGINEERING编辑报道覆盖率的调查中所反映的一样。在该网站，提到 “PID” 或 “比例-积分-微分”的次数为8900次 ,而所有其它控制方法提到的次数为7600次。

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为什么PID受到如此多的关注呢？首先, PID 回路相对容易理解和实现。PID算法组成部分中比例 (P)、积分 (I) 和微分 (D) 部件的影响可以直观的预测，有时可以将设计过程简化为 “这应该可以, 让我们尝试一下”，然后，“这并不是很好, 我们需要更多 (或更少)的比例 (或积分或微分)”，最终以“足够好”结束。
当进程已启动并运行时, 这种试错的设计模式，比那些学术化的、需要进程离线测试的方案更方便。即使在理论上更先进的控制技术，可以提供更好的性能, 但它需要付出很多额外的努力和费用，而对于有些应用来说可能并不值得。
此外, 工业控制工程师已经花费了70年的时间来检查、优化和增强 PID 技术, 并针对他们发现的缺陷制定解决方案。
因此, PID 已经成为事实上的标准——如果想要学习反馈控制，即使不是专家也可能开展研究的控制主题。即使是专家，他们也往往会更倾向于在简单应用中应用PID, 因为它能以较少的数学建模和分析，再辅以更先进的相关技术来将工作完成。
PID 算法过往的人气，反过来又促使自动化厂商更愿意提供现成的PID控制器。其它反馈控制算法也可以作为商业产品购买,但没有一个像PID那样广泛应用。
广泛的应用
PID的另一个巨大优势是其能够处理整个流程行业范围内广泛的控制问题，前提是：

受控过程是合理的、 “运行良好”的；
控制器的唯一任务就是“迟早”将过程变量与设定值相匹配；
负责执行控制器纠正措施的执行器在整个过程中具有足够的影响力，以最终实现设定值。

在学术术语中, “运行良好” 通常意味着过程是一阶或二阶、最小相位、线性、时间不变, 或者开环稳定或集成。实际上, 这意味着如果控制器继续推进, 这个过程就会一直朝着正确的方向发展。如果控制器加大推动力度, 则该过程就以可预测的速度更快速的移动(参见图 1) 。

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图 1: 在这个 “运行良好”的过程控制示例中, 过程变量 (绿色) 在控制活动(红色) 中，或多或少的对步进过程做出响应。然后, 它以不断下降的速率提升速度，直至达到稳定状态值。在温度、压力和流量控制应用中, 一阶滞后过程尤其适用于 PID 控制。
幸运的是，对于过程工业而言，大多数应用都需要控制温度、压力、液位和流量来维持过程的良好运转。尽管如此，PID还是会面临许多常见的反馈控制问题带来的挑战，其中一些问题可以通过对基本算法进行适当的扩展来克服，而另外一些问题则不是那么简单。
PID的挑战
正如在图2中所描述的过程行为, 过程变量不会立即响应控制器的指令。它开始时并没有缓慢的向控制器期望的方向移动,直到控制器已经开始推动它很长时间后才开始移动。
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