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PID参数的整定方法

第一节：PID的含义

一．掌握论的进展，PID的产生。

自动掌握，又称自动调整，自十九世纪产生以来，其历史也就短短的一百多年。一百年来，尤其在工程掌握领域，自动掌握得到了极其普遍的应用，取得了辉煌的效果。毫不夸大地说：假设没有自动掌握，我们的社会就不行能进展到现在这个地步。而大学中增加自动掌握专业的历史也格外短，是有数学专业转化而来。〔本人就是自动掌握专业毕业的〕

负反响：

在自动掌握的争论过程中，提出了一个重要概念：负反响。咱们搞自动掌握的都知道，一个掌握系统中，负反响回路可以使得系统稳定，正反响使得系统发散。

负反响理论应用格外广泛。不只工业掌握使用负反响，大到国家宏观调控，中到商业治理，小到个人的行为，角角落落，无不消灭负反响的身影。

负反响过量，就是掌握过度，会使得系统发生震荡。掌握过度其实就是比例带过小。负反响是不是过量，也跟比例带的设置有关系。

稳定性：

负反响的方法有了，但是怎样界定震荡与不震荡，是否掌握过度呢，1932年美国通信工程师H.奈奎斯特觉察电子电路中负反响放大器的稳定性条件，即著名的奈奎斯特稳定判据。从今有了推断设计的掌握系统是否稳定的手段。

中国人在自动掌握领域的奉献

《工程掌握论》，作者钱学森。他在闲暇时〔因中国建立，他想回国，美国人就不准其接触核心科学〕写出的在工程掌握领域具有里程碑式的一本书。

二．PID是什么？

调整器：执行机构好比人手脚，本掌握量好比人的眼睛和感知器官，而调整器就是人的大脑，它是一个掌握系统的核心。根本的调整器具有两个输入量：被调量和设定值。被调量就是反映被调整对象的实际波动的量值。比方水位温度压力等等；设定值顾名思义，是人们设定的值，也就是人们期望被调量需要到达的值。

根本的调整器至少有一个模拟量输出。大脑依据状况运算之后要公布命令了，它公布一个准确的命令让执行机构去依据它的要求动作。

事实上，为了描述便利，大家习惯上更精简为两个量：输入偏差和输出指令。

什么是PID

P就是比例，就是输入偏差乘以一个系数；

I就是积分，就是对输入偏差进展积分运算；D就是微分，对输入偏差进展微分运算。

至于是谁制造的PID掌握方法，不得而知，但确实是一个天才。

日常生活中的PID应用

在日常生活中，人们不自觉的会应用到PID掌握思想，只是没有上升到理论高度。

比方说桌子上放个物体，样子像块金属。你心里会觉得这个物体比较重，就用较大力气去拿，可是这个东西其实是木头做的，外观被加工成了金属的样子。手一下子“拿空了”，用力过猛，这是怎么回事？比例作用太强了。导致你的大脑发出指令，让你的手输出较大的力矩，导致“过调”。

还是那个桌子，还放着一块一样样子的东西，这一次你会用较小的力气去拿。可是东西纹丝不动。怎么回事？原来这个东西确确实凿是金属做的。刚刚你调整小了比例作用，导致比例作用过弱。导致你的大脑发出指令，命令你的手输出较小的力矩，导致“欠调”。

还是那个桌子，第三块东西样子跟前两块一样，这一次你肯定会留神点了，开头力气比较小，感觉物体比较沉重了，再渐渐增加力气，最终顺当拿起这个东西。为什么顺当了呢？由于这时候你不仅使用了比例作用，还使用了积分作用，依据你使用的力气和物体重量之间的偏差，渐渐增加手的输出力气，直到拿起物品以后，你增加力气的趋势才得以停顿。

PID整定口诀

信任大家在学习过程中都见过下面这PID参数的整定口诀：参数整定找最正确，从小到大挨次查。

先是比例后积分，最终再把微分加。曲线振荡很频繁，比例度盘要放大。曲线漂移绕大弯，比例度盘往小扳。曲线偏离回复慢，积分时间往下降。曲线波动周期长，积分时间再加长。曲线振荡频率快，先把微分降下来。动差大来波动慢，微分时间应加长。抱负曲线两个波，前高后低四比一。一看二调多分析，调整质量不会低。

可是，对于一个初学者来说，假设没有具体的实例，还是不能推断怎么算绕大弯，怎么叫做快怎么叫做慢。咱们看看“曲线波动周期长，积分时间再加长。”这句话。要单纯理解这句话很不简洁。它的本意是说：被调量波动不能稳定且周期较长，说明积分作用过强，需要将积分时间加长。可积分时间是否过长，不是单纯看被调量的波动状况就能推断出来的。尤其是多冲量简单调整系统，同样被调量的曲线外形，不能唯一断定是某一种因素所致，我们需要把输出曲线放在一起综合衡量。

PID的工程整定方法：

其实这个方法已经被大家所熟知，并由PID优化软件进展实现。浅白一点说，就是先把系统调为纯比例作用，然后增加比例作用让系统震荡，记录下比例作用和震荡周期，然后这个比例作用乘以0.6，积分作用适当延长。公式表达如下：

Ｋｐ

＝

０．６×Ｋｍ

Ｋｄ

＝

Ｋｐ×π／4ω

Ｋｉ

＝

Ｋｐ×ω／π

Ｋｐ为比例掌握参数