⭐pid控制器的三个参数，pid控制器的传递函数

PID控制（比例-积分-微分控制）是工业控制应用中常见的反馈回路部件。这个控制器把收集到的数据和一个参考值进行比较，然后把这个差别用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。和其他简单的控制运算不同，PID控制器可以根据历史数据和差别的出现率来调整输入值，这样可以使系统更加准确，更加稳定。可以通过数学的方法证明，在其他控制方法导致系统有稳定误差或过程反复的情况下，一个PID反馈回路却可以保持系统的稳定。

这些都是自动控制系统所涉及的概念。 1、首先说明，PID调节单元接收与输出的都是电信号； 2、自动控制技术，综合了【给定单元】、【调节单元】、【输出与执行单元】、【测量单元】、【反馈单元】等，基本原理是：给定单元提供设定控制目标，调节单元比较给定与反馈信号的差别并进行PID运算（比例、积分、微分）最后输出控制信号，输出与执行单元指用前面的控制信号转换为实际设备的物理量输出，测量单元检测物理量实际值，反馈单元将检测到的信号进行处理转换再反馈到调节单元，如此构成【闭环】自动调节控制系统； 3、物理量-电量的转换是在测量单元完成的，电量-物理量的转换是在输出与执行单元完成的； 4、结合实例就说来话长了，恐怕要给你一篇论文啦，呵呵，即便是要讲清楚PID调节器，也要上千字才行啊。补充：各个单元都可以求出【传递函数】，须用到【拉普拉斯变换】的知识。传递函数的作用就是从物理事物建立起相应的【数学模型】，然后通过数学手段去分析、研究它。

PID控制的原理和特点
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
比例（P）控制
比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。
积分（I）控制
在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
微分（D）控制
在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。

所谓PID指的是Proportion-Integral-Differential。翻译成中文是比例-积分-微分。PID怎么对误差控制，听我细细道来： 所谓“误差”就是命令与输出的差值。比如你希望控制液压泵转速为1500转（“命令电压”=6V），而事实上控制液压泵转速只有1000转（“输出电压”=4V），则误差: e=500转（对应电压2V）。如果泵实际转速为2000转，则误差e=-500转（注意正负号）。
该误差值送到PID控制器，作为PID控制器的输入。PID控制器的输出为：误差乘比例系数Kp+Ki*误差积分+Kd*误差微分。
Kp*e + Ki*∫edt + Kd*（de/dt） （式中的t为时间，即对时间积分、微分）
上式为三项求和（希望你能看懂），PID结果后送入电机变频器或驱动器。
从上式看出，如果没有误差，即e=0，则Kp*e=0；Kd*（de/dt）=0；而Ki*∫edt 不一定为0。三项之和不一定为0。
总之，如果“误差”存在，PID就会对变频器作调整，直到误差=0。
评价一个控制系统是否优越，有三个指标：快、稳、准。
所谓快，就是要使压力能快速地达到“命令值”（不知道你的系统要求多少时间）
所谓稳，就是要压力稳定不波动或波动量小（不知道你的系统允许多大波动）
所谓准，就是要求“命令值”与“输出值”之间的误差e小（不知道你的系统允许多大误差）
对于你的系统来说，要求“快”的话，可以增大Kp、Ki值
要求“准”的话，可以增大Ki值
要求“稳”的话，可以增大Kd值,可以减少压力波动
仔细分析可以得知：这三个指标是相互矛盾的。
如果太“快”，可能导致不“稳”；
如果太“稳”，可能导致不“快”；
只要系统稳定且存在积分Ki，该系统在静态是没有误差的（会存在动态误差）；
所谓动态误差，指当“命令值”不为恒值时，“输出值”跟不上“命令值”而存在的误差。不管是谁设计的、再好的系统都存在动态误差，动态误差体现的是系统的跟踪特性，比如说，有的音响功放对高频声音不敏感，就说明功放跟踪性能不好。
调整PID参数有两种方法：1、仿真法；2、“试凑法”
仿真法我想你是不会的，介绍一下“试凑法”
“试凑法”设置PID参数的建议步骤：
1、把Ki与Kd设为0，不要积分与微分；
2、把Kp值从0开始慢慢增大，观察压力的反应速度是否在你的要求内；
3、当压力的反应速度达到你的要求，停止增大Kp值；
4、在该Kp值的基础上减少10%；
5、把Ki值从0开始慢慢增大；
6、当压力开始波动，停止增大Ki值；
7、在该Ki值的基础上减少10%；
8、把Kd值从0开始慢慢增大，观察压力的反应速度是否在你的要求内；
而你说的前者只是PID的一方面，作用如PID中比例环节的介绍。

PID控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。PID控制的基础是比例控制；积分控制可消除稳态误差，但可能增加超调；微分控制可加快大惯性系统响应速度以及减弱超调趋势。
PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。为最早实用化的控制器已有近百年历史。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。
扩展资料
1、PID控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。
2、利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC），还有可实现PID控制的PC系统等等。
参考资料来源：百度百科——PID控制

发布时间：2023-11-02 21:47