pid——反馈控制的基本技术

一个反馈控制器的设计目的是产生一个输出，使一些纠正努力应用到一个过程，以驱动一个可测量的过程变量到一个称为设定值的期望值。如图所示是一个典型的反馈控制回路，其中块表示系统的动态元素，箭头表示信息流，通常以电信号的形式。实际上，所有反馈控制器都是通过观察设定值和实际过程变量测量值之间的误差来确定其输出。

PID控制
比例积分导数或“PID”控制器查看误差的当前值，最近一段时间间隔内误差的积分，以及误差信号的当前导数，以确定不仅要应用多少修正，而且要持续多长时间。这三个量分别乘以一个调谐常数，并加在一起产生电流控制器输出CO(t)，从而:

(1)式。

式(1)中，P为比例调优常数，I为积分调优常数，D为导数调优常数，e(t)为时刻t时设定值SP(t)与过程变量PV(t)之间的误差。

e(t) = SP(t) - PV (t)

(2)式。

如果电流误差很大，已经持续了一段时间，或者正在快速变化，控制器将试图通过产生大输出来进行大修正。相反，如果过程变量与设定值匹配了一段时间，控制器将保持足够的稳定。

整定PID控制器

从概念上讲，这就是PID控制器的全部内容。棘手的部分是“调整”它;即，设置P、I和D调优常数，以便比例、积分和导数项的加权和产生控制器输出，稳定地沿消除误差所需的方向驱动过程变量。

这将导致控制器在误差从零变化的瞬间启动一系列的校正工作。然后，比例项将发挥作用，以保持控制器的输出，直到错误被消除。

亚胺化后，控制器将继续根据控制器积分器中累积的错误历史生成输出。过程变量可能会超过设定值，导致相反方向的错误。

消除了累积误差。同时，基于振荡误差信号的导数，导数项将继续增加到控制器输出中。比例项也会随着误差的增大和减小而变化。

高校。

l 1991年出版的《工程》杂志。相关主题，如前馈控制、频域分析技术和自调谐控制将在本系列的后续部分中讨论。

万斯VanDoren
顾问编辑

Vance J. VanDoren拥有凯斯西储大学(Case Western Reserve University)控制工程学士和硕士学位。他拥有普渡大学机械工程学院的控制工程博士学位。

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