完善资料让更多小伙伴认识你，还能领取20积分哦，立即完善>
标签 > PID控制器
工业生产过程中，对于生产装置的温度、压力、流量、液位等工艺变量常常要求维持在一定的数值上，或按一定的规律变化，以满足生产工艺的要求。PID控制器是根据PID控制原理对整个控制系统进行偏差调节，从而使被控变量的实际值与工艺要求的预定值一致。
工业生产过程中，对于生产装置的温度、压力、流量、液位等工艺变量常常要求维持在一定的数值上，或按一定的规律变化，以满足生产工艺的要求。PID控制器是根据PID控制原理对整个控制系统进行偏差调节，从而使被控变量的实际值与工艺要求的预定值一致。不同的控制规律适用于不同的生产过程，必须合理选择相应的控制规律，否则PID控制器将达不到预期的控制效果。
工业生产过程中，对于生产装置的温度、压力、流量、液位等工艺变量常常要求维持在一定的数值上，或按一定的规律变化，以满足生产工艺的要求。PID控制器是根据PID控制原理对整个控制系统进行偏差调节，从而使被控变量的实际值与工艺要求的预定值一致。不同的控制规律适用于不同的生产过程，必须合理选择相应的控制规律，否则PID控制器将达不到预期的控制效果。
反馈回路
一个控制回路包括三个部分：
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的变量。比如，它可以用来控制温度，压强，流量，化学成分，速度等等。汽车上的巡航定速功能就是一个例子。
一些控制系统把数个PID控制器串联起来，或是链成网络。这样的话，一个主控制器可能会为其他控制输出结果。一个常见的例子是马达的控制。我们会常常需要马达有一个控制的速度并且停在一个确定的位置。这样呢，一个子控制器来管理速度，但是这个子控制器的速度是由控制马达位置的主控制器来管理的。
连合和串联控制在化学过程控制系统中是很常见的。
控制规律
尽管不同类型的控制器，其结构、原理各不相同，但是基本控制规律只有三个：比例（P）控制、积分（I）控制和微分（D）控制。这几种控制规律可以单独使用，但是更多场合是组合使用。如比例（P）控制、比例-积分（PI）控制、比例-积分-微分（PID）控制等。
比例（P）控制
单独的比例控制也称“有差控制”，输出的变化与输入控制器的偏差成比例关系，偏差越大输出越大。实际应用中，比例度的大小应视具体情况而定，比例度太大，控制作用太弱，不利于系统克服扰动，余差太大，控制质量差，也没有什么控制作用；比例度太小，控制作用太强，容易导致系统的稳定性变差，引发振荡。
对于反应灵敏、放大能力强的被控对象，为提高系统的稳定性，应当使比例度稍小些；而对于反应迟钝，放大能力又较弱的被控对象，比例度可选大一些，以提高整个系统的灵敏度，也可以相应减小余差。
单纯的比例控制适用于扰动不大，滞后较小，负荷变化小，要求不高，允许有一定余差存在的场合。工业生产中比例控制规律使用较为普遍。
比例积分（PI）控制
比例控制规律是基本控制规律中最基本的、应用最普遍的一种，其最大优点就是控制及时、迅速。只要有偏差产生，控制器立即产生控制作用。但是，不能最终消除余差的缺点限制了它的单独使用。克服余差的办法是在比例控制的基础上加上积分控制作用。
积分控制器的输出与输入偏差对时间的积分成正比。这里的“积分”指的是“积累”的意思。积分控制器的输出不仅与输入偏差的大小有关，而且还与偏差存在的时间有关。只要偏差存在，输出就会不断累积（输出值越来越大或越来越小），一直到偏差为零，累积才会停止。所以，积分控制可以消除余差。积分控制规律又称无差控制规律。
积分时间的大小表征了积分控制作用的强弱。积分时间越小，控制作用越强；反之，控制作用越弱。
积分控制虽然能消除余差，但它存在着控制不及时的缺点。因为积分输出的累积是渐进的，其产生的控制作用总是落后于偏差的变化，不能及时有效地克服干扰的影响，难以使控制系统稳定下来。所以，实用中一般不单独使用积分控制，而是和比例控制作用结合起来，构成比例积分控制。这样取二者之长，互相弥补，既有比例控制作用的迅速及时，又有积分控制作用消除余差的能力。因此，比例积分控制可以实现较为理想的过程控制。
比例积分控制器是目前应用最为广泛的一种控制器，多用于工业生产中液位、压力、流量等控制系统。由于引入积分作用能消除余差，弥补了纯比例控制的缺陷，获得较好的控制质量。但是积分作用的引入，会使系统稳定性变差。对于有较大惯性滞后的控制系统，要尽量避免使用。
比例微分（PD）控制
比例积分控制对于时间滞后的被控对象使用不够理想。所谓“时间滞后”指的是：当被控对象受到扰动作用后，被控变量没有立即发生变化，而是有一个时间上的延迟，比如容量滞后，此时比例积分控制显得迟钝、不及时。为此，人们设想：能否根据偏差的变化趋势来做出相应的控制动作呢？犹如有经验的操作人员，即可根据偏差的大小来改变阀门的开度（比例作用），又可根据偏差变化的速度大小来预计将要出现的情况，提前进行过量控制，“防患于未然”。这就是具有“超前”控制作用的微分控制规律。微分控制器输出的大小取决于输入偏差变化的速度。
微分输出只与偏差的变化速度有关，而与偏差的大小以及偏差是否存在与否无关。如果偏差为一固定值，不管多大，只要不变化，则输出的变化一定为零，控制器没有任何控制作用。微分时间越大，微分输出维持的时间就越长，因此微分作用越强；反之则越弱。当微分时间为0时，就没有微分控制作用了。同理，微分时间的选取，也是需要根据实际情况来确定的。
微分控制作用的特点是：动作迅速，具有超前调节功能，可有效改善被控对象有较大时间滞后的控制品质；但是它不能消除余差，尤其是对于恒定偏差输入时，根本就没有控制作用。因此，不能单独使用微分控制规律。
比例和微分作用结合，比单纯的比例作用更快。尤其是对容量滞后大的对象，可以减小动偏差的幅度，节省控制时间，显著改善控制质量。
PID控制
最为理想的控制当属比例-积分-微分控制规律。它集三者之长：既有比例作用的及时迅速，又有积分作用的消除余差能力，还有微分作用的超前控制功能。
当偏差阶跃出现时，微分立即大幅度动作，抑制偏差的这种跃变；比例也同时起消除偏差的作用，使偏差幅度减小，由于比例作用是持久和起主要作用的控制规律，因此可使系统比较稳定；而积分作用慢慢把余差克服掉。只要三个作用的控制参数选择得当，便可充分发挥三种控制规律的优点，得到较为理想的控制效果。
PID控制器是一种广泛应用于工业控制领域的控制器，其全称为比例-积分-微分控制器（Proportional-Integral-Derivative Co...
运动控制算法是机器人学和自动化领域中的核心威廉希尔官方网站 之一，它们负责规划和执行机器人或自动化设备的精确运动。以下是一些常见的运动控制算法，以及它们的基本原理和应...
在工业自动化和控制系统设计中，PID控制器（比例-积分-微分控制器）和PWM控制器（脉冲宽度调制控制器）是两种常用的控制策略。尽管它们都能实现系统的精确...
在现代工业领域中，热管理系统扮演着至关重要的角色。从电厂的热工过程到各类机械设备的温度控制，热管理系统的准确性和稳定性直接关系到整个系统的运行效率和安全...
在工业自动化领域中，控制器的应用至关重要，它直接决定了生产过程的稳定性和效率。PID（比例-积分-微分）控制器作为工业自动化控制的核心组件之一，因其结构...
PID（比例-积分-微分）控制器作为工业自动化领域中的核心控制算法，广泛应用于各种需要精确控制的系统中。在PID控制器的实现中，有两种主要的控制模式：位...
在电子威廉希尔官方网站 和控制系统中，PID控制器和电阻器都扮演着重要的角色。然而，它们在功能、工作原理和应用领域等方面存在显著的差异。本文将从多个角度对PID控制器...
在工业自动化控制系统中，PID控制器和开关控制器是两种常见的控制策略。它们各自具有独特的工作原理、应用场景和优缺点。本文旨在详细探讨PID控制器和开关控...
在工业自动化和过程控制领域，PID控制器（比例-积分-微分控制器）和PLC（可编程逻辑控制器）是两个非常重要的组成部分。它们各自拥有独特的功能和应用场景...
PID（Proportional-Integral-Derivative）控制器，作为工业自动化领域中最常用的控制算法之一，其广泛应用于各种控制系统中，...
早些时间，小编想把PID控制器优化部分通过Py Qt来实现用户界面化，不过看着窗口一堆参数，有点发怵：这玩意谁用啊？ 参考《PID控制器参数自动优化示例...
在工业自动化领域，PID控制器因其简单、高效和广泛应用而备受青睐。PID代表比例（Proportional）、积分（Integral）和微分（Deriv...
PID控制器是一种广泛应用于工业控制系统中的控制器，它根据系统的偏差来计算控制量，以实现对被控对象的精确控制。PID是比例（Proportional）、...
PID控制器是一种广泛应用于工业控制系统中的控制器，它根据系统的偏差来计算控制量，以实现对系统的精确控制。PID是比例（Proportional）、积分...
PID控制器，全称比例-积分-微分控制器（Proportional-Integral-Derivative Controller），是工业控制领域中一种...
PID效应的成因及抑制方法 PID（比例积分微分）控制器是一种常用的自动控制器，广泛应用于工业控制系统中。它由比例（P）、积分（I）和微分（D）三部分组...
何为PID？为何需要PID？PID能达到什么作用？ PID是英文Proportional-Integral-Derivative的缩写，即比例-积分-微...
如何调节升压调压器的速度呢？ 调节升压调压器的速度是一个涉及电力系统和电子工程学的复杂问题。升压调压器的速度调节主要涉及调速器的设计和控制系统的优化，以...
什么是零点漂移？如何抑制零点漂移？零点漂移怎么解决？ 零点漂移是指在没有外力作用的情况下，传感器输出值的基准值（称为零点）发生漂移。例如，在温度传感器...
buck电路如何调整占空比？ Buck电路通常用于电源转换，将高电压降低到低电压。它利用交替的开关周期性地将电流流经电感和负载，从而产生输出电压。为了控...
换一批
编辑推荐厂商产品威廉希尔官方网站 软件/工具OS/语言教程专题
| 电机控制 | DSP | 氮化镓 | 功率放大器 | ChatGPT | 自动驾驶 | TI | 瑞萨电子 |
| BLDC | PLC | 碳化硅 | 二极管 | OpenAI | 元宇宙 | 安森美 | ADI |
| 无刷电机 | FOC | IGBT | 逆变器 | 文心一言 | 5G | 英飞凌 | 罗姆 |
| 直流电机 | PID | MOSFET | 传感器 | 人工智能 | 物联网 | NXP | 赛灵思 |
| 步进电机 | SPWM | 充电桩 | IPM | 机器视觉 | 无人机 | 三菱电机 | ST |
| 伺服电机 | SVPWM | 光伏发电 | UPS | AR | 智能电网 | 国民威廉希尔官方网站 | Microchip |
| 开关电源 | 步进电机 | 无线充电 | LabVIEW | EMC | PLC | OLED | 单片机 |
| 5G | m2m | DSP | MCU | ASIC | CPU | ROM | DRAM |
| NB-IoT | LoRa | Zigbee | NFC | 蓝牙 | RFID | Wi-Fi | SIGFOX |
| Type-C | USB | 以太网 | 仿真器 | RISC | RAM | 寄存器 | GPU |
| 语音识别 | 万用表 | CPLD | 耦合 | 电路仿真 | 电容滤波 | 保护电路 | 看门狗 |
| CAN | CSI | DSI | DVI | Ethernet | HDMI | I2C | RS-485 |
| SDI | nas | DMA | HomeKit | 阈值电压 | UART | 机器学习 | TensorFlow |
| Arduino | BeagleBone | 树莓派 | STM32 | MSP430 | EFM32 | ARM mbed | EDA |
| 示波器 | LPC | imx8 | PSoC | Altium Designer | Allegro | Mentor | Pads |
| OrCAD | Cadence | AutoCAD | 华秋DFM | Keil | MATLAB | MPLAB | Quartus |
| C++ | Java | Python | JavaScript | node.js | RISC-V | verilog | Tensorflow |
| Android | iOS | linux | RTOS | FreeRTOS | LiteOS | RT-THread | uCOS |
| DuerOS | Brillo | Windows11 | HarmonyOS |
关注我们的微信
下载发烧友APP
电子发烧友观察
版权所有 © 湖南华秋数字科技有限公司
长沙市望城经济威廉希尔官方网站 开发区航空路6号手机智能终端产业园2号厂房3层（0731-88081133）
电子发烧友 （电路图） 湘公网安备43011202000918
工商网监
湘ICP备2023018690号-1
