先进PID控制及MATLAB仿真第3章专家PID学习心得及疑问

ErrorSum += （aim - Vnew）; //每一次的误差累计起来 if(ErrorSum > iMax)ErrorSum = iMax; else if(ErrorSum < iMin)ErrorSum = iMin;

iTerm = ErrorSum *iconst; //误差和乘上积分常量 Motor（iTerm）; //让电机根据得出的值工作

一般我们都让比例配合积分一起使用，即PI算法，类似上面的程序，得出pTerm和iTerm，然后Motor(pTerm+iTerm)。PI控制一般会比纯比例控制花费更少时间使小车到达目标值，但是我们必须避免积分饱和，通常的做法是像上面程序一样设定iMax和iMin。它们和积分常量的大小相关。 微分：

我们用比例控制或者PI控制，都不能保证任何系统一定能趋于稳定。比例控制根据现在来控制。积分控制根据过去来控制。而微分能够根据将来来控制，非常强大，能使被控设备更好地趋于稳定。 Vnew = GetV(); //获得当前速度

dTerm = (Vnew - Vlast)*dconst; //当前速度 - 上次速度，再乘微分常数 Vlast = Vnew ; //保留本次速度，下次当成上次速度使用 Motor（dTerm）; //让电机根据得出的值工作

同样，微分控制也是与比例，积分一起使用，形成PID算法，Motor(pTerm+iTerm+dTerm)。 微分控制相当强大，然而也很容易出问题。具体调控和整定我想等到实际应用时再学习。

PID控制是工程控制中最常用的控制算法，最简单的PID控制就是

其实质就是一个关于比例，积分，微分控制公式

注：上式中第一个Td应改为Ti，为笔误.

其传递函数为G（s）=U（s）/error(s)=Kp*[1+(1/Ti*s +Td*s)}

当反馈中有误差存在时，

（1）比例坏节第一时间对误差进行放大送给控制器，

（2）而积分环节扮演的角色就是当有误差时误差随着时间的增加就会越来越大，

（3）而微分环节所扮演的角色就是当误差变化向减小方向时(即(e（t）-e（t-1）<0))，微分的作用就是负方向的，而当误差变化向较大方向变化时（即e（t）-e（t-1）>0），微分作用就是正方向的且误差变化（e（t）-e（t-1）的值）越快那么微分作用就越大。

从以上三条中我们可以得到一个很有效的信息那就是比例积分对误差的作用都是正作用的，但是微分却不同，微分与误差没有关系只与系统加速与减速有关，若系统在加速那么微分作用为正，若系统为减速那么微分作用为负向，它可以有效地对系统进行动态的调节，对系统的惯性进行有效的抑制。

PID参数整定 [原创 2011-05-04 15:19:47]

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上一章简单介绍了自动调节的发展历程。搞自动的人，许多人对如何整定PID参数感到比较迷茫。课本上说：整定参数的方法有理论计算法和经验试凑法两种。

理论计算法需要大量的计算，对于初学者和数学底子薄弱的人会望而却步，并且计算效果还需要进一步的修改整定，至今还有人在研究理论确认调节参数地方法。所以，在实际应用过程中，理论计算法比较少。

经验试凑法最广为人知的就是第一章提到的整定口诀了。该方法提供了一个大致整定的方向形性思路。当时整定参数，需要两只眼睛盯着数据看，不断地思考琢磨。上世纪90年代的时候，我就曾经面对着I型和II型仪表，就这么琢磨。如果是调节周期长的系统，比如汽温控制，需要耗费大量的时间。

科学发展到了今天，DCS应用极其普遍，趋势图收集极其方便。对于单个仪表，也大都有趋势显示功能。所以，我们完全可以借助趋势图功能，进行参数整定。

我们可以依靠分析比例、积分、微分的基本性质，判读趋势图中，比例、积分、微分的基本曲线特征，从而对PID参数进行整定。这个方法虽然基本等同于经验试凑法，但是它又比传统的经验试凑法更快速更直观的，更容易整定。因而，我把这种依靠对趋势图的判读，整定参数的办法，称之为： 趋势读定法。 趋势读定法三要素：

设定值、被调量、输出。三个曲线缺一不可。串级系统参照这个执行。

这个所谓的趋势读定法，其实早就被广大的自动维护人员所掌握，只是有些人的思考还不够深入，方法还不够纯熟。这里我把它总结起来，大家一起思考。

这个东西看着新鲜，其实一点都不高深，上过初中的人，只要受过严格训练，都可以成为整定参数的好手。什么？初中生理解积分微分的原理么？恩，初中生没有学过微积分，可是一旦你给他讲清楚微积分的物理意义，然后认真训练判断曲线的习惯和能力，完全可以掌握好PID的参数整定。 苦功夫还要花的。必须要经过比较严格的训练。

怎么才算受过严格训练呢？我不了解别人是怎么训练的，我只根据我自己理解的情况，把我认为正确的理解给大家讲述一下。咱既然说了，初中生都可以理解，那么咱依旧避免繁琐的公式推导，只对其进行物理意义分析。

提前声明：这些物理意义的分析，非常简单，非常容易掌握，但是你必须要把下面一些推导结论的描述弄熟弄透，然后才能够进行参数整定。很简单的哦。 在介绍PID参数整定之前，先介绍几个基本概念： 2-1 几个基本概念

单回路：就是只有一个PID的调节系统。

串级：一个PID不够用怎么办？把两个PID串接起来，形成一个串级调节系统。又叫双回路调节系统。在第三章里面，咱们还会更详细的讲解串级调节系统。在此先不作过多介绍。 主调：串级系统中，要调节被调量的那个PID叫做主调。

副调：串级系统中，输出直接去指挥执行器动作的那个PID叫做副调。主调的输出进入副调作为副调的设定值。一般来说，主调为了调节被调量，副调为了消除干扰。

正作用：比方说一个水池有一个进水口和一个出水口，进水量固定不变，依靠调节出水口的水量调节水池水位。那么水位如果高了，就需要调节出水量增大，对于PID调节器来说，输出随着被调量增高而增高，降低而降低的作用，叫做正作用。

负作用：还是这个水池，我们把出水量固定不变，而依靠调节进水量来调节水池水位。那么如果水池水位增高，就需要关小进水量。对于PID调节器来说，输出随着被调量的增高而降低的作用叫做负作用。

动态偏差：在调节过程中，被调量和设定值之间的偏差随时改变，任意时刻两者之间的偏差叫做动态偏差。简称动差。

静态偏差：调解趋于稳定之后，被调量和设定值之间还存在的偏差叫做静态偏差。简称静差。