pid是什么意思(PID调节到底是什么？)

经常看到关于PID的问题，但是好像听不懂他们在说什么。可能会有一些技术人员一提到PID调节就摇头，但是拿不到。他们不是很懂！那么PID调节的本质是什么呢？流行的概念是什么？我们通过下图进行分析。

一个自动控制系统能很好地完成任务，首先它必须工作稳定，同时它必须满足调节过程的质量指标要求。即系统的响应速度、稳定性和最大偏差。显然，自动控制系统希望在稳定的工作状态下有更高的控制质量，而我们希望有更短的持续时间、更少的超调和更少的摆动次数。为了保证系统的精度，要求系统有很高的放大倍数，但是放大倍数高会导致系统不稳定甚至振荡。相反，只考虑调节过程的稳定性不能满足精度要求。因此，在调整过程中，系统稳定性和准确性之间存在矛盾。

如何解决这个矛盾？根据控制系统设计的要求和实际情况，可以在控制系统中插入一个“校正网络”，更好地解决矛盾。完成这个“校准网络”的方法有很多，包括PID法。

简单来说，PID“校正网络”由比例积分PI和比例微分PD“元件组”组成。为了说明这个问题，这里我们简单介绍一下比例积分PI和比例微分PD。

微分:从电学原理上，我们知道当脉冲信号通过RC电路时(图2)，电容两端的电压不会突然变化，电流领先电压90°，输入电压通过电阻R给电容充电，电流在t1瞬间达到最大值，此时电阻两端的电压Usc也达到最大值。随着电容两端电压的增加，充电电流逐渐减小，电阻两端的电压Usc也逐渐减小，最终达到0，形成锯齿波电压。这种电路称为差分电路。由于它对阶跃输入信号的前沿有强烈的“反应”，它的性质可以加速。

积分:当脉冲信号出现时(图3)，电容通过电阻r充电，电容两端的电压不能突然变化，电流在t1瞬间达到最大值，此时电阻两端的电压也达到最大值。电容两端的电压Usc随时间t增加，充电电流逐渐减小，最终达到0，电容两端的电压Usc也达到最大值，形成对数曲线。这种电路称为积分电路。由于对阶跃输入信号的前沿响应较慢，其本质是“阻尼”缓冲。

插入校正网络时:我们首先讨论在自动控制系统中引入比例积分PI的情况(图4)。曲线PI(1)阶跃信号的响应特性曲线，当t=0时，PI的输出电压很小，当t>0时(由比例系数决定)，输出电压根据积分特性线性增大，系统放大系数Ue线性增大。也就是说，当系统输入端存在较大误差时，控制输出电压不会马上变得很大，但PI的输出电压会随着时间的推移而不断增大，系统误差不断减小，即系统放大倍数Ue会线性增大。我们称这种特性为系统阻尼；决定阻尼系数的因素有比例积分系数和积分时间常数。为了不断提高控制系统的质量，需要不断改变PI比例系数和积分时间常数。

然后讨论在控制系统中引入比例微分局部放电的情况(图4)。曲线PD(2)是输入信号的响应特性曲线。当t=0时，PD使系统放大倍数Ue突然增大。也就是说，当系统输入端出现错误时，控制输出电压将立即增加。我们称之为特征加速度。可见，过强的微分信号会使控制系统不稳定。因此，在使用中，必须仔细调整PD比例系数和微分时间常数。

为了妥善解决系统稳定性和精度之间的矛盾，比例积分PI和比例微分PD往往结合在一起形成一个“校正网络”，又称PID调节。PID控制特性曲线PID(3)(图4)是PI和PD特性曲线的组合。通过适当调整PI和PD的上述系数，控制系统可以快速稳定地工作。

所以不难知道，PID调节器实际上是一个放大倍数自动可调的放大器。当动态时，放大系数较低，以防止系统的过冲和振荡。在静态下，放大系数更高，可以捕获小误差信号，从而提高控制精度。不知道大家有没有其他意见？欢迎收藏评论转发~