说明PID控制器中，比例、微分、积分项的各自作用

Question

如题所述

Answer 1

所谓PID指的是Proportion-Integral-Differential。翻译成中文是比例-积分-微分。

形象点：比例跟偏差成正比，决定响应速度；积分的作用是使系统稳定后没有静差（如：你要得到输出是10，积分就能使最后结果是10，静差为0也即没有静差）；微分的作用使输出快速的跟定输入，也就是说你输入偏差变大，我“立刻”变化是你变小，抑制你。

在控制领域，PID是一种经典的调节方法。在实际的过程控制与运动控制系统中，PID家族占有相当的地位，据统计，工业控制的控制器中PID类控制器占有90%以上（K J Åström and T. Hägglund. PID Controllers: Theory,Design and Tuning. Instrument Society of America, 1995）。PID控制器是最早出现的控制器类型，因为其结构简单，各个控制器参数有着明显的物理意义，调整方便，所以这类控制器很受工程技术人员的喜爱。
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Answer 2

在PID调节中，比例作用是依据偏差的大小来动作的，在调节阀系统中起着稳定被调参数的作用；积分作用是依据偏差是否存在来动作的，在系统中起着消除余差的作用；微分作用是依据偏差变化速度来动作的，在系统中起着超前调节的作用。
1）比例调节规律的作用
偏差一出现就能及时调节，但调节作用同偏差量是成比例的，调节终了会产生静态偏差（简称静差）。Kp...
在PID调节中，比例作用是依据偏差的大小来动作的，在调节阀系统中起着稳定被调参数的作用；积分作用是依据偏差是否存在来动作的，在系统中起着消除余差的作用；微分作用是依据偏差变化速度来动作的，在系统中起着超前调节的作用。
1）比例调节规律的作用
偏差一出现就能及时调节，但调节作用同偏差量是成比例的，调节终了会产生静态偏差（简称静差）。Kp增大有利于减小静差，但Kp增加太大，将导致系统超调增加，稳定性变坏，甚至使系统产生振荡。
2）积分调节规律的作用
只要有偏差，就有调节作用，直到偏差为零，因此它能消除偏差。但积分作用过强，又会使调节作用过强，引起被调参数超调，甚至产生振荡。
3）微分调节规律的作用
根据偏差的变化速度进行调节，因此能提前给出较大的调节作用，大大减小了系统的动态偏差量及调节过程时间。但微分作用过强，又会使调节作用过强，引起系统超调和振荡。（另一种表达方式：微分系数的作用是加快系统的响应，对偏差量的变化做出响应，按偏差量趋向进行控制，把偏差消灭在萌芽状态之中，使超调小，稳定性增加，但对扰动的抑制能力减弱。）
这三种调节规律的调整原则是：就每一种调节规律而言，在满足生产要求的情况下，比例作用应强一些，积分作用应强一些，微分作用也应强一些。当同时采用这三种调节规律时，三种调节作用都应适当减弱，且微分时间一般取积分时间的1/4~1/3。
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