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系统理解PID控制 pid( 二 )

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(3)PID微分控制
【系统理解PID控制 pid】也就是人的眼睛看杯子里的水量和刻度之间的距离 。缝隙大的时候，他们就用水壶里的大量水倒水 。当人们看到水量接近刻度时，他们减少从水壶中汲取的水量，慢慢接近刻度，直到停留在杯中的刻度处 。最后，如果能准确地停在标尺的位置，则为静态无误差控制；如果你停在秤附近，有静态误差控制 。
描述:
在微分控制D中，控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成比例 。
在工程实践中，应用最广泛的调节器控制规律是比例、积分和微分控制，简称PID控制，也称为PID调节 。PID控制器发明至今已有近70年的历史，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 。当不能完全掌握被控对象的结构和参数，或不能获得精确的数学模型，而控制理论的其他技术又难以采用时，必须通过经验和现场调试来确定系统控制器的结构和参数 。这时候应用PID控制技术是最方便的 。即当我们对一个系统和被控对象不完全了解，或者不能通过有效的测量手段得到系统参数时，最适合使用PID控制技术 。PID控制，其实也有PI和PD控制 。PID控制器是以系统误差为基础，利用比例、积分和微分来计算控制量进行控制 。

PID参数
(1)比例(p)控制
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)整合(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 。
(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 。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 。原因是有大惯性分量(环节)或延迟分量，可以抑制误差，它们的变化总是滞后于误差的变化 。解决方法是“提前”误差抑制效果的变化，即当误差接近零时，误差抑制效果应该为零 。也就是说，仅仅在控制器中引入“比例”项往往是不够的 。比例项的作用只是放大误差的幅度，目前需要增加的是“微分项”，可以预测误差变化的趋势 。这样，比例+微分的控制器可以提前使抑制误差的控制效果等于零甚至为负，从而避免被控量的严重超调 。因此，对于大惯性或大时滞的被控对象，比例+微分(PD)控制器可以改善系统在调节过程中的动态特性 。
在整定PID参数时，用理论方法确定PID参数当然是最理想的方法，但在实际应用中，更多的时候是用试凑法来确定PID参数 。

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