模拟PID 调节器设计及数字化实现
本科毕业论文PID温控系统的设计及仿真
CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 本科生毕业论文题目PID温控系统的设计及仿真学生指导教师学院信息科学与工程学院专业班级完成时间年月摘要温度是工业控制的主要被控参数之一。
可是由于温度自身的一些特点，如惯性大，滞后现象严重，难以建立精确的数学模型等，给控制过程带来了难题。
要对温度进行控制，有很多方案可选。
PID 控制简单且容易实现，在大多数情况下能满足性能要求。
模糊控制的鲁棒性好，无需知道被控对象的数学模型，且在快速性方面有着自己的优势。
研究分析了PID 控制和模糊控制的优缺点，把两者相互结合，采用了用模糊规则整定P K 、I K 两个参数的模糊自整定PID 控制方法。
本研究以电烤箱为控制对象，用MATLAB 软件对PID 控制、模糊控制和参数模糊自整定PID 控制的控制性能分别进行了仿真研究。
仿真结果表明PID 对于对象模型复杂和模型难以确定的控制系统具有很大的局限性，不能满足调节时间短、超调小的技术要求。
由于模糊控制的理论（如量化因子和比例因子的确定问题）并不完善，其可能获得的控制性能无法把握，而且模糊控制易受模糊规则有限等级的限制而引起稳态误差。
参数模糊自整定PID 控制吸收前两种方法的长处，满足了调节时间短、超调量为零且稳态误差较小的控制要求。
因此本论文最终确定采用参数模糊自整定PID 控制方案。
本系统硬件采用了以 AT89C52 单片机为核心的温度控制器，选用 k 型热电偶为温度传感器结合MAX6675芯片构成前向通道，同时双向晶闸管和SSR 构成后向通道，由按键、LED 数码显示器及报警单元等组成人机联系电路。
关键词：单片机，PID ，模糊控制，仿真ABSTRACTTemperature is one of the main parameters in the industrial process control.Yetthere are difficultiesto have a good control oftemperature becauseof the characteristics of the temperature itself:the temperature inertia is great, its time-lag is serious and it is hardto establish an accurate mathematical model.There are many methods to be selected in order to control a system. The PID controlis simple,easily realized andin most casesit meetsthe control demand. Fuzzy control has the advantage of quickness,itsrobustness is good and there is no needto know theobject ’smathematical model.This paper analyses the advantages and disadvantages of both PID control and fuzzycontrol and es to the method of bining them together,fuzzy self-tuningPID control. In this method,P K and I K of the PID controller are adjusted by fuzzy control rules ．In the paper simulations of PID control, fuzzy control and fuzzyself-tuning PID control are done by MATLAB to control a electric oven.Conclusions are that for those control objects of which models are plicated or hard to establish,the PID method has limitation and doesn ’t meet the control demand. As the fuzzy control method theory is not perfect, a good control performance cannot be expected. And it could easily cause the steady-state error for it is restricted by limited grades of the fuzzy rules.Finally the fuzzy self-tuning PID control method is selected, since it meets the control demands.In this paper AT89C52 is used as controller, toward access is posed of K which is used as the temperature sensor and MAX6675.Backward access is posed of bidirectional thyristor and SSR. Man-machine circuit is posed of keyboard, LED and warning unit, etc.Key words ：Micro Controller, PID Control, Fuzzy Control, Simulation目 录摘要IABSTRACTII第一章绪论11.1 课题的提出及意义11.2 控制系统背景介绍11.3 当代温控系统及智能算法2第二章温控系统的设计52.1 温控系统的总体设计52.1.1 温控系统设计的基本原则52.1.2 温控系统的结构及设计62.2 温控系统的硬件设计72.2.1 前向通道设计72.2.2 后向通道设计102.2.3 人机通道设计11小结15第三章系统控制方案163.1 PID 控制163.1.1 PID的概述163.1.2 PID 控制的基本理论及特点163.2 模糊控制183.2.1 模糊控制的概述183.2.2 模糊控制的基本原理及特点183.3 模糊PID 控制19小结21第四章仿真研究224.1 MATLAB及其模糊逻辑工具箱和仿真环境simulink224.2 仿真和优选234.2.1 控制对象模型234.2.2 仿真和方案选择25小结32第五章总结与展望335.1 主要工作容335.2 工作小结335.3 存在的问题及未来的方向34结束语35参考文献36第一章绪论1.1 课题的提出及意义温度是生产过程和科学实验中非常普遍而又十分重要的物理参数。
电机控制系统PID调节器设计与实现
电机控制系统PID调节器设计与实现一、引言随着电机在工业、农业、交通等领域的广泛应用，如何实现电机的精确控制成为了一项重要挑战。
PID调节器作为一种常用的控制算法，被广泛应用于电机控制系统中。
本文将介绍电机控制系统中PID调节器的设计与实现。
二、PID调节器原理及控制策略PID调节器是一种常用的闭环控制算法，它包含比例控制、积分控制和微分控制三个部分。
比例控制是根据误差信号的大小进行控制，积分控制是处理误差信号的累计值，微分控制是根据误差信号的变化率进行控制。
PID调节器结合了三个控制策略，可以实现对系统的快速响应、精确控制等优秀特性。
三、PID调节器的实现方法PID调节器的实现方法取决于电机控制系统的具体应用场景与控制需求。
一般来说，PID调节器可以分为模拟PID和数字PID 两种实现方法。
1、模拟PID调节器模拟PID调节器是基于传统的模拟电路进行实现的，它需要使用模拟运算放大器等元器件实现PID调节器的比例、积分和微分计算。
模拟PID调节器的优点是响应速度快、控制精度高，但缺点是难以实现复杂的控制算法。
因此，模拟PID调节器通常仅适用于简单的电机控制系统。
2、数字PID调节器数字PID调节器是基于数字信号处理器（DSP）等器件进行实现的，它可以通过编程实现PID调节器的比例、积分和微分运算。
数字PID调节器的优点是可以实现复杂的控制算法、易于开发和调试。
数字PID调节器通常适用于电机控制系统的高级控制或者涉及多轴控制的应用场景。
四、电机控制系统PID调节器设计实例本文以直流电机控制系统为例，介绍PID调节器的设计方法。
1、控制系统模型建立假设直流电机的控制系统如图1所示，它由电气子系统和机械子系统组成。
电气子系统包含直流电机、电源、电阻和感性电路。
机械子系统包含电机机械负载、转动惯量和摩擦阻力等。
图1 直流电机控制系统示意图则直流电机控制系统的传递函数为：G(s) = K / (Ls + R) * 1 / (Js2 + bs)其中，K是电机的电磁功率常数，L是电机的电感，R是电机的电阻，J是电机的转动惯量，b是电机的摩擦系数。
控制系统PID调节器设计方法及参数优化
控制系统PID调节器设计方法及参数优化PID调节器是控制系统中常用的一种控制器，用于调节系统的输出与给定的参考输入之间的误差。
PID调节器的设计方法及参数优化对于控制系统的稳定性、快速性和精确性有着重要的影响。
在本文中，我们将详细介绍PID调节器的设计方法以及参数的优化技术。
首先，我们来介绍PID调节器的设计方法。
PID调节器由比例控制器（P）、积分控制器（I）和微分控制器（D）三个部分组成。
比例控制器根据误差的大小来调节控制变量的输出；积分控制器用来消除静差，即使得系统的稳态误差为零；微分控制器用来预测误差的变化趋势，进一步改善系统的动态性能。
设计PID调节器的第一步是确定比例增益（Kp）、积分时间（Ti）和微分时间（Td）这三个参数的初始值。
通常情况下，可以先将比例增益设定为一个合适的值，然后逐步调整积分时间和微分时间。
比例增益的大小决定了系统对于误差的响应速度；积分时间的选择应该考虑系统的稳态误差；微分时间用来抑制系统的超调量。
在初始参数设定好之后，接下来就需要进行参数的优化。
常用的参数优化方法包括试错法、Ziegler-Nichols法和一些现代控制理论方法。
试错法是最直观的方法，通过反复尝试不同的参数值直到满足系统的要求。
Ziegler-Nichols法是一种经验法则，通过系统的临界增益和临界周期来确定参数。
现代控制理论方法则采用数学优化技术，通过最小化某个性能指标来确定最佳参数。
除了以上介绍的方法，还有一些参数优化的注意事项需要考虑。
首先，要注意避免参数的过调。
参数过大会导致系统不稳定，而参数过小则会导致系统响应过慢。
其次，要根据实际系统的特点来确定参数的取值范围，避免不合理的参数设定。
另外，对于非线性系统，可能需要采用自适应控制方法来实现参数的优化。
最后，还要提到一些现代控制理论中关于PID控制器的改进方法。
例如，可以采用二阶PID控制器来提高系统的动态性能和稳态精度。
还可以结合模糊控制、神经网络和遗传算法等方法来实现自适应的PID控制。
PID控制算法（PID控制原理与程序流程）
PID控制算法（PID控制原理与程序流程）⼀、PID控制原理与程序流程(⼀)过程控制的基本概念过程控制――对⽣产过程的某⼀或某些物理参数进⾏的⾃动控制。
1、模拟控制系统图5-1-1 基本模拟反馈控制回路被控量的值由传感器或变送器来检测，这个值与给定值进⾏⽐较，得到偏差，模拟调节器依⼀定控制规律使操作变量变化，以使偏差趋近于零，其输出通过执⾏器作⽤于过程。
控制规律⽤对应的模拟硬件来实现，控制规律的修改需要更换模拟硬件。
2、微机过程控制系统图5-1-2 微机过程控制系统基本框图以微型计算机作为控制器。
控制规律的实现，是通过软件来完成的。
改变控制规律，只要改变相应的程序即可。
3、数字控制系统DDC图5-1-3 DDC系统构成框图DDC(Direct Digital Congtrol)系统是计算机⽤于过程控制的最典型的⼀种系统。
微型计算机通过过程输⼊通道对⼀个或多个物理量进⾏检测，并根据确定的控制规律(算法)进⾏计算，通过输出通道直接去控制执⾏机构，使各被控量达到预定的要求。
由于计算机的决策直接作⽤于过程，故称为直接数字控制。
DDC系统也是计算机在⼯业应⽤中最普遍的⼀种形式。
(⼆)模拟PID调节器1、模拟PID控制系统组成图5－1－4 模拟PID控制系统原理框图2、模拟PID调节器的微分⽅程和传输函数PID调节器是⼀种线性调节器，它将给定值r(t)与实际输出值c(t)的偏差的⽐例(P)、积分(I)、微分(D)通过线性组合构成控制量，对控制对象进⾏控制。
a、PID调节器的微分⽅程式中b、PID调节器的传输函数a、⽐例环节：即时成⽐例地反应控制系统的偏差信号e(t)，偏差⼀旦产⽣，调节器⽴即产⽣控制作⽤以减⼩偏差。
b、积分环节：主要⽤于消除静差，提⾼系统的⽆差度。
积分作⽤的强弱取决于积分时间常数TI，TI越⼤，积分作⽤越弱，反之则越强。
c、微分环节：能反应偏差信号的变化趋势(变化速率)，并能在偏差信号的值变得太⼤之前，在系统中引⼊⼀个有效的早期修正信号，从⽽加快系统的动作速度，减⼩调节时间。
频域下基于参数调整的PID控制器设计与实现
频域下基于参数调整的PID控制器设计与实现PID控制器是一种常见的控制器，它在工业自动化系统中广泛应用。
为了提高控制系统的性能，研究人员一直在努力改进PID控制器的设计方法。
本文将重点介绍频域下基于参数调整的PID控制器设计与实现。
1. 简介PID控制器是基于目标系统的反馈信息进行控制的一种控制器。
它包括比例、积分和微分三个部分，通过调节这三个部分的参数来实现对控制系统的稳定性、快速响应和抑制干扰等目标的实现。
2. 频域分析频域分析是将系统的输入和输出信号转换到频率域上进行分析的方法。
在频域下，我们可以通过系统的频率响应来了解系统的特性，并根据这些特性来设计控制器。
3. 参数调整方法PID控制器的参数调整一直是控制领域的研究热点。
常用的参数调整方法包括试错法、Ziegler-Nichols方法和频域分析方法等。
3.1 试错法试错法是一种基于经验的参数调整方法。
根据系统的响应特性，通过改变PID 控制器的参数来改善系统的性能。
试错法常见的调整规则包括增大比例增益提高系统响应速度、增大积分时间消除系统稳态误差、增大微分时间抑制系统振荡等。
3.2 Ziegler-Nichols方法Ziegler-Nichols方法是一种经典的PID参数调整方法。
它通过试验得到系统的临界增益和临界周期，根据这些参数来计算出P、I和D的合适取值。
例如，根据临界增益和临界周期可以计算出比例增益、积分时间和微分时间的取值。
3.3 频域分析方法频域分析方法是一种相对较精确的PID参数调整方法。
它通过分析系统的频率响应来得到合适的PID参数。
具体方法包括根轨迹法、奈奎斯特曲线法和频率曲线法等。
这些方法可以通过计算系统的开环传递函数和频率响应曲线，然后根据要求设计合适的PID参数。
4. PID控制器的实现PID控制器可以通过硬件和软件两种方式实现。
在硬件实现中，我们可以使用模拟电路或数字电路来搭建PID控制器。
在软件实现中，我们可以使用编程语言来实现PID算法，并在微控制器上运行。
(完整版)PID控制算法介绍与实现
PID控制算法介绍与实现一、PID的数学模型在工业应用中PID及其衍生算法是应用最广泛的算法之一，是当之无愧的万能算法，如果能够熟练掌握PID算法的设计与实现过程，对于一般的研发人员来讲，应该是足够应对一般研发问题了，而难能可贵的是，在很多控制算法当中，PID控制算法又是最简单，最能体现反馈思想的控制算法，可谓经典中的经典。
经典的未必是复杂的，经典的东西常常是简单的，而且是最简单的。
PID算法的一般形式：PID算法通过误差信号控制被控量，而控制器本身就是比例、积分、微分三个环节的加和。
这里我们规定（在t时刻）：1.输入量为i(t)2.输出量为o(t)3.偏差量为err(t)=i(t)− o(t)u(t)=k p(err(t)+1T i.∫err(t)d t+T D d err(t)d t)二、PID算法的数字离散化假设采样间隔为T，则在第K个T时刻：偏差err(k)=i(k) - o(k)积分环节用加和的形式表示，即err(k) + err(k+1) + …微分环节用斜率的形式表示，即[err(k)- err(k−1)]/T; PID算法离散化后的式子：u(k)=k p(err(k)+TT i.∑err(j)+T DT(err(k)−err(k−1)))则u(k)可表示成为：u(k)=k p(err(k)+k i∑err(j)+k d(err(k)−err(k−1)))其中式中：比例参数k p：控制器的输出与输入偏差值成比例关系。
系统一旦出现偏差，比例调节立即产生调节作用以减少偏差。
特点：过程简单快速、比例作用大，可以加快调节，减小误差；但是使系统稳定性下降，造成不稳定，有余差。
积分参数k i：积分环节主要是用来消除静差，所谓静差，就是系统稳定后输出值和设定值之间的差值，积分环节实际上就是偏差累计的过程，把累计的误差加到原有系统上以抵消系统造成的静差。
微分参数k d：微分信号则反应了偏差信号的变化规律，或者说是变化趋势，根据偏差信号的变化趋势来进行超前调节，从而增加了系统的快速性。
基于PID的液位控制系统的设计与实现
基于PID的液位控制系统的设计与实现液位控制系统是工业生产过程中常用的控制技术之一、PID（比例-积分-微分）控制器是一种经典的控制算法，可以有效地实现液位控制。
本文将设计和实现基于PID的液位控制系统。
液位控制系统一般由传感器、执行器和控制器组成。
传感器用于测量液位高度，执行器用于调节液位，而控制器则根据测量值和设定值之间的差异来控制执行器的运动。
在这个过程中，PID控制器起到关键的作用。
首先，我们需要设计传感器来测量液位高度。
常见的液位传感器有浮子式、压力式和电容式传感器。
根据实际应用需求，选择适合的传感器。
传感器的输出值将作为反馈信号输入到PID控制器中。
其次，我们需要选择合适的执行器来调节液位。
根据液位的控制需求，可以选择阀门、泵等执行器。
这些执行器的动作是由PID控制器输出的控制信号来控制的。
接下来，我们将重点介绍PID控制器的设计和实现。
PID控制器由比例、积分和微分三个部分组成。
比例部分输出和误差成正比，积分部分输出和误差的累积和成正比，微分部分输出和误差的变化率成正比。
PID控制器的公式为：输出=Kp*错误+Ki*积分误差+Kd*微分误差其中，Kp、Ki、Kd是PID控制器的三个参数。
这些参数的选择对于系统的稳定性和响应速度有重要影响。
参数的选择需要通过实验和调试来确定。
在PID控制器的实现中，有两种常用的方式：模拟PID和数字PID。
模拟PID控制器基于模拟电路实现，适用于一些低要求的应用场景。
数字PID控制器基于微处理器或单片机实现，适用于更复杂的控制场景。
在具体的实现中，我们需要先进行系统建模和参数调整。
系统建模是将液位控制系统转化为数学模型，以便进行分析和设计。
常见的建模方法有传递函数法和状态空间法。
参数调整是通过实验和仿真等手段来确定PID控制器的参数。
接下来，根据建模和参数调整的结果，我们可以进行PID控制器的实际设计和实现。
在设计过程中，需要注意选择合适的控制算法和调试方法，以保证系统的稳定性和性能。
matlab、simulink实现PID设计
MATLAB、Simulink 实现 PID 设计简介PID 控制器是工业控制系统的重要组成部分，也是控制系统设计中常用的一种控制器。
PID 控制器具有调节范围广、响应速度快等优点，因此被广泛使用。
在MATLAB 和 Simulink 中，实现 PID 控制器非常简单，通过 GUI 工具箱可以快速配置与调整参数。
本文将重点介绍 PID 控制器的基本原理与实现方法，同时将介绍如何在MATLAB 和 Simulink 中完成 PID 控制器的设计与仿真。
PID 控制器基本原理PID 控制器是由比例（P）、积分（I）、微分（D）三个控制模块组成的一种控制器。
三个模块的输出信号叠加后作为输入信号送入被控对象，从而实现对被控对象的精确控制。
PID 控制器的输出由如下公式计算：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de/dt其中，Kp、Ki、Kd 分别为比例系数、积分系数、微分系数，e(t) 为误差信号，de/dt 为误差变化速率，∫e(t)dt 是误差信号的积分。
比例模块对误差信号进行放大、积分模块处理误差随时间的累积、微分模块处理误差信号的变化率，三个模块合起来实现了 PID 控制器的控制目标。
MATLAB 中实现 PID 控制器在 MATLAB 中，使用pid函数创建 PID 控制器对象：Kp = 1;Ki = 0.5;Kd = 0.1;pidCtrl = pid(Kp, Ki, Kd);调用pidCtrl.OutputLimits函数可以设置 PID 控制器输出值的上下限。
接下来，可以通过step函数模拟 PID 控制器输出信号，并将其与被控对象进行比较。
例如：sys = tf([1], [121]);t = 0:0.1:10;u = step(pidCtrl, sys, t);figure;plot(t, u);上述代码中，tf函数用于创建被控对象，t为时间序列，step函数调用 PID 控制器对象，并模拟其输出信号。
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模拟PID 调节器设计及数字化实现摘要：本文首先对现代工控系统中比较常用的PID 调节器原理作了详细的阐述，然后对各个环节进行了硬件电路的设计，并通过MATLAB、EWB 等EDA 软件对各个环节及整个调节电路进行了验证
摘要：本文首先对现代工控系统中比较常用的PID 调节器原理作了详细的阐述，然后对各个环节进行了硬件电路的设计，并通过MATLAB、EWB 等EDA 软件对各个环节及整个调节电路进行了验证仿真。
通过分析，得出了PID 调节器的优点及缺陷。
最后，对数字化实现PID 调节器的工作过程进行了概述。
关键词： PID；硬件设计；数字实现；EDA 仿真
引言
随着工业自动化的不断发展，人们对于生产过程的要求越来越高，这就促使人们在生产实践中不断探求新的控制方案。
而在控制方案的选择中，控制规律的选择尤为重要。
控制规律的恰当与否将直接决定生产线的安全、产品的质量以及生产的效率等。
据不完全统计，目前在各种工业控制中，PID 调节或基于PID 调节的控制方式占90%。
调节规律作为应用时间最长、生命力最强的控制方式，主要有以下优点：（1）原理简单，使用方便（2）适应性强（3）鲁棒性强。
既然PID 调节在工业控制中的地位如此重要，那么，PID 的设计问题就显得颇为重要了。
硬件电路设计方案控制器是一种线性控制器。
它根据给定值x (t )与实际输出值y (t )构成控制偏差e(t)，即表示e(t) = x (t) ? y (t)。
将偏差的比例、积分和微分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，故称PID 控制器。
其控制规律为模拟PID 调节器主要由三个部分组成，即P 调节、I 调节、D 调节，当然，作为工业应用，还必须有输入、输出电路，手动调节电路，下面给出各部分电路的硬件设计方案。
输入电路主要作用：获得偏差信号，并以VB＝10V 为参考点进行电平迁移。
分析：如图2 所示，设A1 为理想放大器，即输入阻抗无穷大，输出阻抗为零。
给定信号与测量信号分别通过两对并联的输入电阻R 加到A1 的正、反相输入端，其输出是以＝10V 为基准的电压信号Vo1，它一方面作为微分电路的输入端，另一方面则取出Vo1/2 通过反馈电阻R 反馈至A1 的反相输入端。
根据基尔霍夫定律，可以很方便地推倒出如下式子：
可以看出，输入电路不但实现了偏差放大，而且实现了电平移动。
比例微分电路主要作用：以VB 电平为基准的偏差信号V01，通过电路进行比例微分运算，再经比例放大后，其输出信号V02 送给比例积分电路。
分析：用运算法对电路进行分析。
由于分压电阻（9.1k 和1k）比RD 小得多，计算时可只考虑其分压比（n）而不考虑其输出阻抗。
这样，对运放同相输入端，有上式中Id 是电容CD 的充电电流α令n=Kd（微分增益）；nRDCD=Td（微分时间）则：α比例积分电路主要作用：接收比例微分电路输出信号V02，进行PI 运算，输出以VB 为基准的1～信号V03 给输出电路。
比例积分电路分析：用运算法对电路进行分析。
由于分压电阻（9.1k 和1k）比RI 小得多，计算时可只考虑其分压比（m）而不考虑其输出阻抗。
这样，对运放反相输入端，手动操作电路手动操作电路是在PI 电路中附加软手动操作电路和硬手动操作电路而成。
软手动操作，是指调节器的输出电流与手动输入电压信号
成积分关系；硬手动操作，是指调节器的输出电流与手动输入电压信号成比例关系。
在软手动时，软手动开关均处于开路状态，调节器输出电流不变，则为保持状态[1]。
仿真分析结合仿真图，可以得出PID 各环节对系统的影响如下：
（1）比例环节对控制性能的影响比例增益Kp 能及时地反映控制系统的偏差信号，系统一旦出现了偏差，比例环节立即产生调节作用，使系统偏差快速向减小的趋势变化。
当比例增益Kp 越大，PID 控制器调节速度越快。
但Kp 不能太大，过大的比例增益会加大调节过程的超调量，从而降低系统的稳定性，甚至可能造成系统的不稳定。
（2）积分环节对控制性能的影响积分环节可以消除系统稳态误差，提高系统的无差度，以保证实现对设定值的无静差跟踪。
假设系统己经达到闭环稳定状态，当且仅当e (t ) = 0时，控制器的输出才为常数。
由此可见，只要被控系统存在动态误差，积分环节就产生作用。
直到系统无差时，积分环节的输出为一个常值，积分作用停止。
积分作用的强弱取决于积分时间常数i T 的大小， i T 越小，积分作用越强，反之则积分作用弱。
积分作用的引入会使系统稳定性下降，动态响应变慢。
在实际过程中，尤其对大滞后、慢时变对象，积分作用对超调量的贡献是很重要的。
（3）微分环节对控制性能的影响微分环节的引入，主要是为了改善控制系统的响应速度和稳定性。
微分作用反映的是系统偏差的变化律，它可以预见偏差变化的趋势，具有超前的控制作用。
换言之，微分作用能在偏差还没有形成之前，就将其消除。
因此，微分作用可以改善系统的动态性能。
微分作用反映的是变化率，当偏差没有变化时，微分环节的输出为零。
微分作用的强弱取决于微分时间d T 的大小， d T 越大，微分作用越强，反之则越弱。
在微分作用合适的情况下，系统的超调量和调节时间可以被有效的减小。
微分作用对噪声干扰有放大作用，所以我们不能过强地增加微分调节，否则会对控制系统抗干扰产生不利的影响。
当然，PID 调节电路也存在一定的局限性。
常规PID 控制是建立在知道被控对象精确的数学模型的基础之上，只要调试整定好控制器参数p K ， i K ， d K 后，便可投入生产运行，具有结构简单、稳定性能好、可靠性高、其控制原理与控制技术己完善成熟，且为现场工作人员和设计工程师们所熟悉等优点，但在实际工业过程控制中确存在这样的情况
（1）许多被控过程机理较复杂，具有非线性、慢时变、纯滞后等特点，这样就很难得到确切的描述这些过程的传递函数或状态方程。
（2）在噪声、负载扰动和其他一些环境条件变化的影响下，过程参数会发生变化。
采用常规PID 控制器，以一组固定不变的PID 参数去适应参数变化、干扰等众多的变化因素，显然难以获得满意的控制效果。
当参数变化超过一定的范围时，系统性能就会明显变差，致使PID 控制难以发挥作用而无法适用。
数字 PID 调节器在计算机直接数字控制系统中，PID 控制器是通过计算机PID 控制算法程序实现的。
进入计算机的连续时间信号，必须经过采样和量化后，变成数字量，才能进入计算机的存储器和寄存器，而在数字计算机中的计算和处理，不论是积分还是微分，只能用数值计算去逼近。
控制规律在计算机中的实现，也是用数值逼近的方法。
当采样周期T 足够短时，用求和代替积分，用差商代替微商，使PID 算法离散化，即可作如下近似变换≈∫ ≈ Σ = Σ≈式中T—采样周期。
将描述连续PID 算法的微分方程，变为描述离散时间PID 算法的差分，为书写
方便，将e(kT )简化表示成e(k )，即为数字PID 位置型控制算法,如式所示Σ式中k-采样序号，k=0, 1, 2,…； u (k ) -第k 次采样时刻的计算机输出值；e(k ) -第k 次采样时刻输入的偏差值；第(k-1)次采样时刻输入的偏差值； i K -积分系数，；微分系数， d pd K = K T T 。
即为增量式PID控制算法，由第1次采计算得到的控制量输出增量。
可以看出，由于一般计算机控制系统采用恒定的采样周期T，一旦确定了只要使用前3 次的测量值偏差，即可求出控制量的增量。
同时可以看出比例、积分、微分三个环节在控制器中的明确物理意义。
根据工程指标，可以很容易地掌握PID 参数整定方法，获得较好的控制效果。
结论本文对 PID 调节器各硬件电路的分析，通过仿真，得出了PID 调节方式的优点，即：
（1）原理简单，使用方便（2）适应性强（3）鲁棒性强。
作为在工业控制中最常用的控制方式，模拟PID 调节器具有强大的生命力，并逐渐发展出许多基于PID 的其它先进的控制方式，例如: 模糊免疫PID 控制、模糊自适应整定PID 控制、专家PID 控制等等，应该说对该种调节方式的研究已经到了成熟的阶段，现行的各种算法已经可以满足工业控制的需要。
但是，对于一些特殊的行业，例如军事工业、航天工业等，则需要一些复杂的算法才能满足控制的需要。
这是自动化学科人员今后重点的研究对象。
参考文献
潘永湘,杨延西，赵跃.过程控制与自动化仪表[M].北。