PID(比例积分微分)控制器
pid的公式
PID（比例-积分-微分）控制器的公式为：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt。
其中，u(t)是控制器在时间t输出的控制信号（也就是控制器的输出），Kp是比例系数（也就是比例增益），Ki是积分系数（也就是积分增益），Kd是微分系数（也就是微分增益），e(t)是控制器的输入信号与期望值之间的误差，de(t)/dt是误差的导数，即误差的变化率。
这个公式表示PID控制器根据当前误差和误差的变化率进行控制信号的计算。
比例项（Kp * e(t)）根据当前的误差大小进行调节，积分项（Ki * ∫e(t)dt）根据误差累积进行调节，用于消除系统静态误差，微分项（Kd * de(t)/dt）根据误差的变化率进行调节，用于控制系统的动态响应。
以上信息仅供参考，可咨询专业的技术人员获取准确信息。
控制器及控制规律—比例积分微分控制(工业仪表自动化)
01
微分控制规律及其特点
具有微分控制规律的控制器
de p TD dt
（1）
优点 具有超前控制功能。
微分控制的动态特性
02
实际的微分控制规律及微分时间
微分作用的特点——在偏差存在但不变化时,微分作用
都没有输出。
实际微分控制规律是由两部分组成：比例作用 与近似微分作用，其比例度是固定不变的，δ恒等于 100%，所以认为：实际的微分控制器是一个比例度 为 100%的比例微分控制器。
当比例作用和微分作用结合时,构成比例微分控制规律
说明：
p
pP
pD
K
p
e
TD
de dt
（2）
比例微分控制器的输出Δp等于比例作用的输出ΔpP与微分作 用的输出ΔpD之和。改变比例度δ(或Kp)和微分时间TD分别可以改 变比例作用的强弱和微分作用的强弱。
01
微分时间对过渡过程的影响
➢ 微分作用具有抑制振荡的 效果，可以提高系统的稳定 性,减少被控变量的波动幅 度,并降低余差。 ➢微分作用也不能加得过大。 ➢ 微分控制具有“超前”控 制作用。
01
比例积分微分控制（PID控制）
同时具有比例、积分、微分三种控制作用的控制器称为比 例积分微分控制器。
p
pP
pI
pD
KC
e
1 TI
edt
TD
de dt
（3）
01
PID控制器输出特性
三个可调参数
比例度δ、积分时间 TI和微 分时间 TD。
适用场合
对象滞后较大、负荷变化较 快、不允许有余差的情况。
微分作用
02
实际微分器输出变化曲线
pid参数整定考试题
pid参数整定考试题一、概述PID（比例-积分-微分）控制器是工业自动化控制系统中常用的一种反馈控制算法。
正确的PID参数整定对于系统的稳定性和响应速度至关重要。
本文将提供一些PID参数整定的考试题，以检验读者对PID 控制的理解和实践能力。
二、单项选择题1. 在PID控制器中，比例增益参数（Kp）作用于：A. 控制器的输出信号B. 控制器的输入信号C. 控制器的比例元件输出D. 控制器的积分元件输出2. 提高比例增益参数（Kp）会导致：A. 系统的稳定性提高B. 系统的稳定性降低C. 系统的超调量增加D. 系统的超调量减小3. 积分时间参数（Ti）是用来调节系统的：A. 响应速度B. 系统稳定性C. 超调量D. 抑制噪声4. 增大积分时间参数（Ti）会导致：A. 系统响应速度加快B. 系统超调量减小C. 系统稳定性降低D. 系统抗干扰性增强5. 微分时间参数（Td）主要用来调节系统的：A. 过渡过程的稳定性B. 响应速度C. 系统稳定性D. 抗噪声能力三、综合应用题1. 一个温度控制系统的传感器输出信号为100°C，设定值为80°C，控制器的PID参数为Kp=2，Ti=10，Td=2。
已知采样周期为1秒，试绘制出该控制器的输出曲线，并分析系统的响应特性。
2. 一个流量调节系统的传感器输出信号为50 L/min，设定值为60L/min，控制器的PID参数为Kp=1.5，Ti=20，Td=5。
已知采样周期为2秒，试绘制出该控制器的输出曲线，并计算系统的超调量和调节时间。
四、开放题请根据实际应用情景，选择合适的PID参数，并解释你的选择理由。
五、总结PID参数整定是工业自动化控制中的重要环节，正确的参数选择可以保证系统的稳定性和控制性能。
通过参与本次考试题，读者能够检验自己对PID参数整定的理解和应用能力，进一步提升自己在自动控制领域的技术水平。
希望本文提供的考试题能对读者有所帮助，加深对PID控制的理解和实践应用。
pid控制器的输入输出_PID控制器的控制实现
pid控制器的输入输出_PID控制器的控制实现PID控制器（Proportion Integration Differentiation.比例-积分-微分控制器），由比例单元P、积分单元I 和微分单元D 组成。
通过Kp，Ki和Kd三个参数的设定。
PID 控制器主要适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统。
本文首先介绍的是PID控制器的工作原理，其次介绍的是pid控制器的输入输出，最后介绍了PID控制器的参数整定以及PID控制器的控制实现，具体的跟随小编一起来了解一下。
PID控制器的工作原理PID控制器广泛应用于工业过程控制。
工业自动化领域的大约95％的闭环操作使用PID控制器。
控制器以这样一种方式组合，即产生一个控制信号。
作为反馈控制器，它将控制输出提供到所需的水平。
在微处理器发明之前，模拟电子元件实现了PID控制。
但是今天所有的PID控制器都是由微处理器处理的。
可编程逻辑控制器也有内置的PID控制器指令。
通过使用低成本的简单开关控制器，只有两种控制状态是可能的，例如全开或全关。
它用于有限的控制应用，这两个控制状态足够控制目标。
然而，这种控制的振荡特性限制了其使用，因此正在被PID控制器所取代。
PID控制器保持输出，使得通过闭环操作在过程变量和设定点/期望输出之间存在零误差。
PID使用三种基本的控制行为，下面将对此进行说明。
P-控制器：比例或P-控制器给出与电流误差e（t）成比例的输出。
它将期望值或设定值与实际值或反馈过程值进行比较。
得到的误差乘以比例常数得到输出。
如果错误值为零，则该控制器输出为零。
此控制器在单独使用时需要偏置或手动重置。
这是因为它从来没有达到稳定状态。
它提供稳定的操作，但始终保持稳定状态的错误。
当比例常数Kc增加时，响应速度会增加。
比例-积分-微分PID控制规律
在串联校正时，采用I 控制器可以提高系统的型别，有利于系统稳态性能 的提高。但积分控制使系统增加了一个位于原点的开环极点，使信号产生 90°的相角迟后，对系统的稳定性不利。 因此，在控制系统的校正设计中，通常不宜采用单一的I控制器。
§6-2 基本控制规律
一、比例(P)控制规律
具有比例控制规律的控制器，称为P 控制器，如图所示。其中KP称为P控制器 增益。
控制规律
u(t) K p e(t )
对于单位反馈系统 0型 ，系 统 响 应 实 际 阶跃信号 R0 1(t )的 稳 态 误 差 与 其 开 环益 增 K近 似 成 反 比 ， 即 ： R0 lim e(t ) t 1 K 型 系 统 响 应 匀 速 信 R 号 增K v 成 反 比 ， 1t的 稳 态 误 差 与 其 开 环益 即： R1 lim e (t ) t Kv
尼程度，从而改善系统的稳定性。 在串联校正时，可使系统增加一个 因而有助于系统的动态性能的改善。
1 的开环零点，使系统的相角裕度提高， τ
斜坡函数作用下PD 控制器的响应
e(t)
t
u(t)
t
例1.设具有 PD控制器的控制系统方框 图如图所示。 试分析 PD控制规律对该系统性能 的影响。
解 : 1.无PD控制器时，系统的闭环 传递函数为： 1 2 C(s) 1 Js 2 R(s) 1 1 Js 1 Js 2 则系统的特征方程为 Js 2 1 0 阻尼比等于零，其输出 信号 C (t )具有不衰减的等幅振荡 形式。 2.加入 PD控制器后，系统的闭环 传递函数为： 1 K P (1 τs) 2 K P (1 τs ) C(s) Js 2 1 R(s) 1 K (1 τs ) Js K P (1 τs ) P Js 2 2 系统的特征方程为： Js K P τs K P 0
pid的控制作用实验报告
pid的控制作用实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入研究和理解 PID（比例积分微分）控制器在控制系统中的作用，并通过实际实验观察和分析其对系统性能的影响。
二、实验原理PID 控制器是一种常见的反馈控制算法，它由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成。
比例控制部分根据误差的大小成比例地调整控制输出，其作用是快速减少误差，但不能完全消除稳态误差。
积分控制部分则对误差进行积分，随着时间的积累，积分项可以消除稳态误差，但可能会导致系统响应变慢。
微分控制部分根据误差的变化率来调整控制输出，它能够预测误差的变化趋势，提前进行调整，从而改善系统的动态性能，减少超调量和调节时间。
PID 控制器的输出为这三个部分的总和：＄u(t) ＝ K_p e(t) ＋ K_i＼int_{0}＾｛t} e(＼tau) d\tau ＋ K_d ＼frac{de(t)｝｛dt}＄其中，＄u(t)＄是控制器的输出，＄e(t)＄是设定值与实际值之间的误差，＄K_p$ 是比例系数，＄K_i$ 是积分系数，＄K_d$ 是微分系数。
三、实验设备与环境1、实验设备控制器：采用可编程逻辑控制器（PLC）或微控制器作为 PID 控制器。
执行机构：例如电机、阀门等。
传感器：用于测量系统的输出，如温度传感器、压力传感器等。
数据采集卡：用于采集传感器的数据并传输给计算机。
计算机：用于运行控制算法和数据分析软件。
2、实验环境温度：室温（约 25℃）湿度：50% 70%四、实验步骤1、系统建模首先，对实验对象进行建模，确定其传递函数或状态空间模型。
通过实验测量或理论分析，获取系统的参数，如时间常数、增益等。
2、参数整定采用试凑法或 ZieglerNichols 等整定方法，初步确定 PID 控制器的参数＄K_p$、＄K_i$ 和＄K_d$。
观察系统的响应，根据性能指标（如超调量、调节时间、稳态误差等）对参数进行调整，直到获得满意的控制效果。
变频器pid控制原理
变频器pid控制原理变频器PID控制原理是指通过PID控制器来实现变频器的运行。
PID控制器是一种经典的控制器，它通过比较被控对象的实际输出值和期望输出值之间的差异，计算出控制量，并作用于被控对象，以使其输出值尽可能接近期望输出值。
PID控制器由比例、积分和微分三个部分组成，分别用来调节系统的响应速度、稳定性和抗干扰能力。
在变频器P I D控制中，比例（P）控制器根据被控对象的实际输出值和期望输出值之间的差距，产生一个与差距成正比的控制量。
比例控制器主要用来调节系统的响应速度，具有调节范围窄、响应速度快的特点。
积分（I）控制器根据被控对象的实际输出值和期望输出值之间的积分差值，产生一个与积分差值成正比的控制量。
积分控制器主要用来调节系统的稳定性，具有调节范围广、稳态误差小的特点。
微分（D）控制器根据被控对象的实际输出值和期望输出值之间的微分差值，产生一个与微分差值成正比的控制量。
微分控制器主要用来调节系统的抗干扰能力，具有调节灵敏度高、响应速度快的特点。
变频器P I D控制原理的具体实现如下：1.设定期望输出值：根据实际需求，设置变频器的期望输出值。
2.测量实际输出值：通过传感器等装置，实时测量被控对象的实际输出值。
3.计算误差：将期望输出值与实际输出值相减，得到一个误差值，用于后续的控制器计算。
4.比例控制：将误差值乘以比例系数，得到一个比例控制量。
5.积分控制：将误差值累积，并乘以积分系数，得到一个积分控制量。
6.微分控制：将误差的变化率乘以微分系数，得到一个微分控制量。
7.求和：将比例控制量、积分控制量和微分控制量相加，得到总的控制量。
8.作用于被控对象：将总的控制量作用于变频器，调节输出频率和电压，使被控对象的实际输出值逐渐趋于期望输出值。
9.反馈修正：根据实际输出值的变化情况，不断调整控制器中的比例、积分和微分系数，以提高控制效果。
10.循环控制：不断重复上述步骤，实现对被控对象的持续控制。
PID控制器（比例-积分-微分控制器）-I
PID控制器（⽐例-积分-微分控制器）-I⼩明接到这样⼀个任务：有⼀个⽔缸点漏⽔(⽽且漏⽔的速度还不⼀定固定不变)，要求⽔⾯⾼度维持在某个位置，⼀旦发现⽔⾯⾼度低于要求位置，就要往⽔缸⾥加⽔。
⼩明接到任务后就⼀直守在⽔缸旁边，时间长就觉得⽆聊，就跑到房⾥看⼩说了，每30分钟来检查⼀次⽔⾯⾼度。
⽔漏得太快，每次⼩明来检查时，⽔都快漏完了，离要求的⾼度相差很远，⼩明改为每3分钟来检查⼀次，结果每次来⽔都没怎么漏，不需要加⽔，来得太频繁做的是⽆⽤功。
⼏次试验后，确定每10分钟来检查⼀次。
这个检查时间就称为采样周期。
开始⼩明⽤瓢加⽔，⽔龙头离⽔缸有⼗⼏⽶的距离，经常要跑好⼏趟才加够⽔，于是⼩明⼜改为⽤桶加，⼀加就是⼀桶，跑的次数少了，加⽔的速度也快了，但好⼏次将缸给加溢出了，不⼩⼼弄湿了⼏次鞋，⼩明⼜动脑筋，我不⽤瓢也不⽤桶，⽼⼦⽤盆，⼏次下来，发现刚刚好，不⽤跑太多次，也不会让⽔溢出。
这个加⽔⼯具的⼤⼩就称为⽐例系数。
⼩明⼜发现⽔虽然不会加过量溢出了，有时会⾼过要求位置⽐较多，还是有打湿鞋的危险。
他⼜想了个办法，在⽔缸上装⼀个漏⽃，每次加⽔不直接倒进⽔缸，⽽是倒进漏⽃让它慢慢加。
这样溢出的问题解决了，但加⽔的速度⼜慢了，有时还赶不上漏⽔的速度。
于是他试着变换不同⼤⼩⼝径的漏⽃来控制加⽔的速度，最后终于找到了满意的漏⽃。
漏⽃的时间就称为积分时间。
⼩明终于喘了⼀⼝，但任务的要求突然严了，⽔位控制的及时性要求⼤⼤提⾼，⼀旦⽔位过低，必须⽴即将⽔加到要求位置，⽽且不能⾼出太多，否则不给⼯钱。
⼩明⼜为难了！于是他⼜开努脑筋，终于让它想到⼀个办法，常放⼀盆备⽤⽔在旁边，⼀发现⽔位低了，不经过漏⽃就是⼀盆⽔下去，这样及时性是保证了，但⽔位有时会⾼多了。
他⼜在要求⽔⾯位置上⾯⼀点将⽔凿⼀孔，再接⼀根管⼦到下⾯的备⽤桶⾥这样多出的⽔会从上⾯的孔⾥漏出来。
这个⽔漏出的快慢就称为微分时间。
拿⼀个⽔池⽔位来说，我们可以制定⼀个规则，把⽔位分为超⾼、⾼、较⾼、中、较低、低、超低⼏个区段；再把⽔位波动的趋势分为甚快、快、较快、慢、停⼏个区段，并区分趋势的正负；把输出分为超⼤幅度、⼤幅度、较⼤幅度、微⼩⼏个区段。
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PID（比例积分微分）英文全称为Proportion Integration Differentiation，它是一个数学物理术语。
目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。
一个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。
不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的。
比如压力控制系统要采用压力传感器。
电加热控制系统的传感器是温度传感器。
有利用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。
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。