PID控制器比例、積分、微分有什么控制規(guī)律？及應(yīng)該在哪些場合使用

PID控制器綜合了比例、積分和微分控制規(guī)律，本文總結(jié)了各種控制規(guī)律的特點(diǎn)及使用場合，供大家比較使用。

PID控制規(guī)律比例控制的輸出信號與輸入偏差成比例關(guān)系。偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用以減小偏差，是最基本的控制規(guī)律。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。

PID控制規(guī)律對于一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)系統(tǒng)是有差系統(tǒng)。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，必須引入積分控制規(guī)律。積分作用是對偏差進(jìn)行積分，隨著時(shí)間的增加，積分輸出會增大，使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到偏差為零，才不再繼續(xù)增加。因此，采用積分控制規(guī)律的主要目的就是使系統(tǒng)無穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)TI，TI越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。由于積分引入了相位滯后，使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差。因此，積分控制一般不單獨(dú)使用，通常結(jié)合比例控制構(gòu)成比例積分（PI）控制器。

PID控制規(guī)律在微分控制中，控制器的輸出與輸入偏差信號的微分（即偏差的變化率）成正比關(guān)系。可減小超調(diào)量，并能在偏差信號的值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。微分控制反映偏差的變化率，只有當(dāng)偏差隨時(shí)間變化時(shí)，微分控制才會對系統(tǒng)起作用，而對無變化或緩慢變化的對象不起作用。因此微分控制在任何情況下不能單獨(dú)與被控制對象串聯(lián)使用。 需要說明的是，對于一臺實(shí)際的PID控制器，如果把微分時(shí)間TD調(diào)到零，就成為一臺比例積分控制器；如果報(bào)積分時(shí)間TI放大到最大，就成了一臺比例微分控制器；如果把微分時(shí)間調(diào)到零，同時(shí)把積分時(shí)間放到最大，就成了一臺純比例控制器。由于PID控制規(guī)律綜合了比例、積分、微分三種控制規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)，具有較好的控制性能，因而應(yīng)用范圍更廣。

PID控制器可以調(diào)整的參數(shù)是KP、TI、TD。適當(dāng)選取這三個(gè)參數(shù)的數(shù)值，可以獲得較好的控制質(zhì)量，實(shí)際應(yīng)用過程中很多工程技術(shù)人員對PID參數(shù)整定不是很數(shù)量，這是應(yīng)選擇自整定功能強(qiáng)和控制算法先進(jìn)的人工智能調(diào)節(jié)器，方便獲得最佳的PID參數(shù)。在選擇PID控制規(guī)律時(shí)，應(yīng)根據(jù)被控對象的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性以及實(shí)際控制要求和控制品質(zhì)來選擇。