pid是什么意思？带你详解PID

经常看到有关 PID 的问题，但似乎无法理解他们在说什么。可能有些技术人员一提到PID调节就会摇头。那么PID整定的本质是什么？流行的概念是什么？我们通过下图进行分析分析。

一个自动控制系统能很好地完成任务，首先要工作稳定，同时要满足调整过程的质量指标要求。即：系统响应速度、稳定性、最大偏差等。显然，自控系统希望在稳定的工作状态下具有较高的控制质量，我们希望持续时间短、超调量小、波动很小。为了保证系统的准确性，要求系统具有较高的放大系数。但是，如果放大倍数过高，系统就会变得不稳定，甚至会发生振荡。相反，仅考虑调整过程的稳定性，不能满足精度要求。因此，在调整过程中，

如何解决这个矛盾？根据控制系统的设计要求和实际情况，在控制系统中插入一个“校正网络”，可以更好地解决矛盾。这个“校正网络”，有很多方法可以完成，有一种PID方法。

简单地说，PID“校正网络”是由比例积分PI和比例微分PD“分量”组成。为了说明问题，这里简单介绍一下比例积分PI和比例微分PD。

区分：从电学原理我们知道，当脉冲信号通过RC电路时（图2），电容两端的电压不能突变，电流超前电压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。随着电容两端电压不断升高，充电电流逐渐减小，电阻两端电压Usc逐渐降低，最终达到0，形成锯齿波电压。这种类型的电路称为差分电路，其性质具有加速作用，因为它对阶跃输入信号的前沿“反应”很猛烈。

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变，电流在t1瞬间达到最大值，电阻两端的电压也此时达到最大值，端电压Usc随着时间t增加，充电电流逐渐减小，最后达到0，电容两端的电压Usc也达到最大值，形成对数曲线。此电路为称为积分电路，因为它对输入信号的前沿“反应”缓慢，其性质是“阻尼”缓冲。

插入校正网络时：

决定阻尼系数的因素是PI比率系数和积分时间常数。要不断提高控制系统的质量，就需要不断地改变PI比例系数和积分时间常数。

下面讨论将比例-微分PD引入控制系统的情况（图4）。曲线PD（2）为输入信号的响应特性曲线，当t=0时，PD使系统放大系数 Ue 急剧增加，也就是说当系统输入端出现误差时，控制输出电压会立即增加，我们把这个特性称为加速效应。强微分信号会使控制系统不稳定，因此在使用中一定要仔细调整PD比例因子和微分时间常数。

为了妥善解决系统稳定性和精度之间的矛盾，常将比例积分PI和比例微分PD结合使用，组成“校正网络”，又称PID调节。PID调节特性曲线 PID（3）（图4））是PI和PD特性曲线的综合，适当调节PI和PD的上述系数可以保证控制系统快速稳定运行.

由此不难知道，PID调节器其实就是一个放大倍数可以自动调节的放大器。动态时，放大系数低，防止系统过冲和振荡。静止时放大倍数较高，可以捕捉到小的误差信号，提高控制精度。你还有其他意见吗？

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