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系统理解PID控制 pid

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Pid(系统理解PID控制)
在实际工程中，应用最广泛的调节器控制规律是比例、积分和微分控制，也简称为PID控制 。自PID控制器问世以来，由于其结构简单、稳定性好、运行可靠、调节方便，已成为工业控制的主要技术之一 。

PID控制是一种传统的控制方法，适用于温度、压力、流量、液位等几乎所有的现场 。在不同的现场，只需对PID参数进行不同的设置，只要参数设置得当，就能取得良好的效果 。可以达到0.1%甚至更高的控制要求 。
今天，我给你一个理论上的解释 。在下面的文章中，我将根据不同的工业控制案例，讲解西门子S7-200、S7-300和薄涂PLC如何使用PID控制，以及如何编程和注意事项！
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那么什么是PID控制呢？

我先举个例子吧！
首先，PID的故事
小明接到这样一个任务:有一个水箱漏水(而且漏水的速度不一定恒定)，要求水位维持在一定的位置 。一旦发现水位低于所需位置，应向水箱加水 。
小明接到任务后一直守在水箱旁 。时间长了，他觉得无聊，就去房间看小说，每30分钟查一次水位 。水漏得太快 。每次小明来检查，水都快喝完了，离要求的高度差很远 。小明每3分钟换一次检查 。结果每次水来的时候都不怎么漏，不用加水 。来得太频繁的东西是没用的 。几次测试后，确保每10分钟检查一次 。这个检查时间称为取样周期 。
小明开始用勺子加水 。水龙头离水箱有十几米远，他经常要跑好几趟才加够水 。于是小明改成用水桶加水 。一加是桶 。跑的次数少了，加水的速度更快了 。但是，水缸几次溢出，他几次不小心弄湿了鞋子 。小明又用脑了 。我不需要勺子或水桶 。老子用了几次一个盆，发现正好，我就不用跑太多次了 。这个浇水工具的大小叫做比例系数 。
小明还发现，虽然水不会溢出来，但有时会高于要求的位置，仍然存在湿鞋的危险 。他想了另一个办法，在水箱里装一个漏斗 。每次加水都是倒入漏斗而不是直接倒入水箱，这样可以慢慢加 。这个溢出问题解决了，但是加水的速度又慢了，有时候还赶不上漏水的速度 。于是他试着换不同大小的漏斗来控制加水的速度，最终找到了满意的漏斗 。漏斗的时间称为整合时间 。
小明终于松了一口气，但任务的要求突然严格起来，水位控制的时效性大大提高 。一旦水位过低，必须立即将水加到要求的位置，不能过高，否则工资发不出 。小明又尴尬了！于是他又开动脑筋，终于让他想到了一个办法 。他经常在身边放一壶备用水 。他发现水位低了，就一壶水下去，不经过漏斗，这样时效性有保证，但水位有时会高很多 。他还要求在水位以上的水中打一个洞，然后在下面的备用桶上接一根管子，这样多余的水就会从上面的洞里漏出来 。漏水的速度称为微分时间 。
看到几个帖子问采样周期，临时想到了这样一个故事 。微分的类比有点牵强，但有助于理解 。呵呵，是入门级的 。如果能帮助新手理解PID，但愿就够了 。钟晓明的实验是一步一步独立完成的，但实际浇水工具、漏斗直径、溢流孔都同时影响了浇水速度和水位超调量 。做了后面的实验后，经常会修正前面实验的结果 。
钟晓明的实验是一步一步独立完成的，但实际浇水工具、漏斗直径、溢流孔都同时影响了浇水速度和水位超调量 。做了后面的实验后，经常会修正前面实验的结果 。
在PID控制模式下，用水壶将半杯水倒入印有刻度的玻璃杯中，停止；
设定值:水杯半杯刻度；
实际值:杯中的实际水量；
产值:从水壶中倒出的水和从水杯中舀出的水；
测量:人眼(相当于传感器)
执行人:人
执行:倒水
反向:舀水
(1)P比例控制
即人们看到水杯中的水量没有达到水杯的半杯刻度时，就按照一定的水量从水壶中的国王杯中倒水，或者如果水杯中的水量超过刻度，就用一定的水量从水杯中舀水 。这个动作可能会导致少于半杯或多于半杯停止 。
描述:
比例控制是最简单的控制方法 。控制器的输出与输入误差信号成比例 。当只有比例控制时，系统的输出中存在稳态误差 。
(2)PI积分控制
就是往水杯里倒一定量的水 。如果发现杯子里的水没有水垢，就会一直倒下去 。后来发现水超过半杯，就把杯子里的水舀出来 。然后，如果不够，你就一遍又一遍地倒 。如果太多，你就舀，直到水达到刻度 。
描述:
在积分I控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成比例 。对于一个自动控制系统，如果进入稳态后还有稳态误差，则称该控制系统有稳态误差或简称有稳态误差系统 。为了消除稳态误差，必须在控制器中引入“积分项” 。积分项对的误差取决于对时间的积分，积分项会随着时间的增加而增加 。这样，即使误差很小，积分项也会随时间增加，从而推动控制器的输出增加，进一步减小稳态误差，直至等于零 。因此，比例+积分(PI)控制器可以使系统进入稳态后无稳态误差 。

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