PID微分作用深刻理解 by wsf
PID三个参数的作用
PID三个参数的作用PID控制器是一种常用的控制器，用于调节和维持系统的稳定性。
它通过对系统的误差进行测量，并计算出一个控制信号来调整系统的行为。
PID控制器有三个参数，包括比例(P)、积分(I)，以及微分(D)，它们分别表示对误差的比例、积分和微分作用。
1.比例(P)参数：比例参数是通过将系统的误差乘以一个比例系数来产生控制信号。
比例参数的主要作用是根据误差的大小来调整系统的响应速度和稳定性。
如果比例参数设置得太小，那么系统的响应速度将会较慢，在误差较大时，系统可能无法及时做出反应；如果比例参数设置得太大，那么系统的响应速度将会较快，但可能会引发震荡或不稳定的情况。
2.积分(I)参数：积分参数是通过对系统的误差进行积分来产生控制信号。
积分参数的主要作用是根据误差的累积量来调整系统的稳定性和准确性。
当系统存在静态误差时，积分参数可以通过积累误差并逐渐减小误差来使系统产生稳定的输出。
然而，如果积分参数设置得过大，系统可能会产生震荡和不稳定的情况。
3.微分(D)参数：微分参数是通过对系统的误差变化率进行测量和计算来产生控制信号。
微分参数的主要作用是根据误差的变化率来调整系统的抗干扰能力和响应速度。
当系统存在快速变化的干扰时，微分参数可以通过测量误差的变化率来抵消干扰，使系统更加稳定。
然而，如果微分参数设置得过大，系统可能会非常敏感，产生过多的干扰。
综上所述，PID控制器的三个参数分别控制了系统的响应速度、稳定性、准确性和抗干扰能力。
合理地选择和调整PID参数可以使系统快速、稳定地达到设定值，并抵抗外界干扰，从而有效地控制和调节系统的行为。
然而，根据不同的系统和应用场景，PID参数的选择和调整也需要经验和实践的积累，无法简单地一劳永逸地确定。
PID（比例积分微分）介绍
PID（比例积分微分）介绍转自：by夏沫 Arachnid一、PID（比例积分微分）介绍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。
PID是以它的三种纠正算法而命名。
受控变数是三种算法（比例、积分、微分）相加后的结果，即为其输出，其输入为误差值（设定值减去测量值后的结果）或是由误差值衍生的信号。
若定义u（t）为控制输出，PID算法可以用下式表示：其中•Kp ：比例增益，是调适参数•Ki ：积分增益，也是调适参数•Kd ：微分增益，也是调适参数•e ：误差=设定值（SP）- 回授值（PV）•t ：目前时间•τ：积分变数，数值从0到目前时间 t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。
同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。
智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。
自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。
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。
目前，PID 控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligentregulator)，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。
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。
可编程控制器(PLC) 是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet相连，如Rockwell的PLC-5等。
PID
PID是比例,积分,微分的缩写.比例调节作用：是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。
比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。
积分调节作用：是使系统消除稳态误差,提高无差度。
因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一常值。
积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti, Ti越小,积分作用就越强。
反之Ti大则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。
积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI调节器或PID调节器。
微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。
因此,可以改善系统的动态性能。
在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。
微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,对系统抗干扰不利。
此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为零。
微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合,组成PD或PID控制器。
所谓PID指的是Proportion-Integral-Differential。
翻译成中文是比例-积分-微分。
记住两句话：1、PID是经典控制（使用年代久远）2、PID是误差控制（）对液压泵转速进行控制除PLC外还要：1、变频器-作为电机驱动；2、差动变压器-作为输出反馈。
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。
pid的简单理解
pid的简单理解PID是Proportional-Integral-Derivative的缩写，即比例-积分-微分控制。
它是一种常用的控制算法，广泛应用于工业自动化领域。
PID控制器通过对被控对象的测量值与设定值之间的误差进行计算，并根据比例项、积分项和微分项的权重对控制量进行调整，以使误差最小化，从而实现对被控对象的精确控制。
在PID控制器中，比例项（P项）是根据误差的大小来调整控制量的，比例项越大，控制量的变化就越大。
积分项（I项）是根据误差的累积值来调整控制量的，积分项可以消除稳态误差，提高系统的稳定性。
微分项（D项）是根据误差的变化率来调整控制量的，微分项可以预测误差的变化趋势，从而提高系统的响应速度和稳定性。
PID控制器的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1. 测量被控对象的实际值；2. 计算误差，即设定值与实际值之间的差异；3. 根据比例项、积分项和微分项的权重，计算控制量的调整值；4. 将调整值与当前控制量相加，得到新的控制量；5. 将新的控制量发送给被控对象，使其实际值逐渐趋近于设定值。
比例项的作用是根据误差的大小来调整控制量的变化幅度，当误差较大时，控制量的变化幅度也会较大，从而快速减小误差。
积分项的作用是根据误差的累积值来调整控制量的变化幅度，当误差存在较长时间时，积分项会逐渐增大，以消除稳态误差。
微分项的作用是根据误差的变化率来调整控制量的变化幅度，当误差的变化速度较大时，微分项会增大，以提高系统的响应速度和稳定性。
在实际应用中，PID控制器的参数调节是一个重要的环节。
通过合理地调节比例项、积分项和微分项的权重，可以使系统达到更好的控制效果。
比例项较大时，系统的响应速度会较快，但可能会引起超调现象；积分项较大时，系统的稳态误差会减小，但可能会引起震荡现象；微分项较大时，系统的稳定性会增强，但可能会引起超调现象。
因此，在实际应用中需要根据被控对象的特性和控制要求来选择合适的参数。
pid的专业表达
pid的专业表达PID，全称比例-积分-微分控制器（Proportional-Integral-Derivative Controller），是一种广泛用于控制系统的反馈控制器。
在自动化、过程控制、航空航天、机器人等领域，PID控制器被用于调节各种物理量，如温度、压力、流量、速度等，以达到预定的目标值。
PID控制器基于比例、积分和微分三个基本控制作用进行工作。
这三个控制作用分别对应于误差的不同方面，通过组合这三个作用，PID控制器能够有效地减小系统误差并提高控制精度。
比例控制（P控制）是PID控制的基础，它根据当前误差的大小来调整控制输出。
如果误差较大，则增大输出；如果误差较小，则减小输出。
通过调整比例系数，可以改变系统对误差的敏感度，从而影响系统的调节速度和稳定性。
积分控制（I控制）主要用于消除静差，提高系统的无差度。
积分项会对误差进行积分，随着时间的推移，即使误差很小，积分项也会逐渐增大。
因此，积分作用可以消除长期存在的误差。
通过调整积分系数，可以平衡系统的调节速度和静差消除能力。
微分控制（D控制）能够预测误差的变化趋势，从而提前增大或减小控制输出，改善系统的动态特性。
微分项会对误差的变化率进行控制，当误差增大时，微分项会提前增大输出；当误差减小时，微分项会提前减小输出。
这有助于减小超调和缩短调节时间。
在实际应用中，PID控制器通常需要根据特定的控制系统进行调整和优化。
这包括选择合适的比例系数、积分系数和微分系数，以及考虑其他因素如控制对象的特性和扰动的变化等。
为了实现最佳的控制效果，可能需要反复试验和调整PID参数。
除了基本的PID控制器，还有许多改进的PID控制器变体，如PI控制器、PD控制器、PID-FF控制器等。
这些变体在某些特定情况下可能更适合特定的控制需求。
总的来说，PID控制器是一种强大而灵活的控制工具，其专业表达涵盖了比例、积分和微分三个基本组成部分以及它们在控制系统中的重要性和作用。
pid中微分的作用
pid中微分的作用1. 什么是pid控制器PID控制器是控制系统中最常用的一种控制器，它通过不断调节输出信号，使被控制对象的输出（由反馈信号测量得到）逼近设定值。
PID是比例、积分、微分三个英文单词首字母的缩写，因此PID控制器的输出由这三个参数的加权和来决定。
2. PID控制器的工作原理在PID控制器中，比例项(Kp)表示输出量与误差（设定值减反馈值）的线性关系，积分项(Ki)表示输出量与误差随时间的积分关系，微分项(Kd)表示输出量与误差随时间变化率的线性关系。
PID控制器将这三个项加权求和，得出的结果就是输出量。
比例项使输出量随着误差的变化而变化，积分项对误差的积分，消除系统的稳态误差，微分项对误差的变化率进行调节，在信号变化剧烈的情况下起着稳定作用。
3. 微分项的作用微分项是PID控制器中不可或缺的一项，它的作用是调整系统的响应速度和稳定性。
微分项可以使系统更加快速、平稳地响应变化，减小系统的震荡和振荡。
在系统发生变化时，系统产生的反馈信号也随之变化，微分项通过计算反馈信号的变化率，再乘以一个系数Kd，将其加到输出信号中，以达到抑制系统振荡的目的。
微分项使系统对于突然变化的反馈信号有更敏锐的反应，从而提高控制系统的响应速度和精度。
4. 微分项如何设置微分项的比例系数Kd是关键因素，合适的Kd可以显著地改善控制系统的性能。
但是，Kd的设置却是一个非常复杂和困难的问题，需要根据具体的应用环境和被控制对象来选择合适的Kd值。
如果Kd设得过大，会导致系统的振荡幅度增大，系统反应变慢，而如果Kd设得过小，系统就可能无法抵抗外部扰动和噪声的影响，甚至导致系统失控。
因此，在实际应用中，需要通过试验和实验数据的分析，不断优化Kd的设置，以使整个控制系统的性能达到最佳状态。
同时，在不同的应用环境下，微分项的作用也需加以理解和把握。
5. 总结微分项是PID控制器中至关重要的一个参数，它可以使控制系统更加快速、平稳地响应变化，并且能够减小系统的震荡和振荡。
PID是什么？干啥用的？？
PID是什么？⼲啥⽤的？？⼀、PID定义 PID=port ID，在STP（⽣成树协议）中，若在端⼝收到的BPDU中BID和path cost相同时，则⽐较PID来选择阻塞端⼝。
数字电视复⽤系统名词 PID(Packet Identifier) 在数字电视复⽤系统中它的作⽤好⽐⼀份⽂件的⽂件名，我们可以称它为“标志码传输包” 。
⼯程控制和数学物理⽅⾯ 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。
PID由8位端⼝优先级加端⼝号组成，端⼝号占低位，默认端⼝号优先级128。
以上是百度的解释，其实呢1、PID控制器（⽐例-积分-微分控制器）是⼀个在⼯业控制应⽤中常见的反馈回路部件。
由“⽐例（proportional）、积分（integral）、微分（derivative）”，是⼀种很常见的控制算法。
2、PID（⽐例（proportion）、积分（integral）、导数（derivative））控制器作为最早实⽤化的控制器已有近百年历史，现在仍然是应⽤最⼴泛的⼯业控制器。
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。
3、PID控制器由⽐例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。
其输⼊e (t）与输出u (t）的关系为u(t)=kp[e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt] 式中积分的上下限分别是0和t。
因此它的传递函数为：G(s)=U(s)/E(s)=kp[1+1/(TI*s)+TD*s]，其中kp为⽐例系数； TI为积分时间常数； TD为微分时间常数。
⼆、PID是⼲什么⽤的？⼆位控制： 这是最简单的反馈控制，有时也叫开关控制。
这种控制是当被测量达到最⾼值或最低值的时候，就给出⼀个开关的信号。
虽然被测量可能是模拟量，但控制输出是开关的，所以叫两位控制。
PID控制中PID参数的作用
PID控制中PID参数的作用PID控制是一种常用的反馈控制策略，它通过调整P（比例）、I（积分）和D（微分）三个参数来实现系统的稳定和性能优化。
在PID控制中，P参数决定控制器的响应速度和稳定性，I参数用于消除系统静态误差，D参数用于提高系统的快速响应并抑制超调。
下面将详细介绍P、I、D参数的作用。
1.比例（P）参数:比例参数是最基本的控制参数之一，它决定了控制器的响应速度和稳定性。
P参数的增大会使控制器的响应速度加快，但过大的P参数可能导致系统产生明显的超调和振荡。
P参数的减小则会使得系统的响应时间变长。
一般来说，P参数的合适取值可以通过试验和经验来确定，使系统在响应速度和稳定性之间找到平衡。
2.积分（I）参数:积分参数用于消除系统静态误差，它通过累积过去的误差来修正系统控制器输出。
I参数的增大可以减小系统的稳态误差，但过大的I参数可能导致系统产生积分饱和和振荡等问题。
I参数的减小则可能导致系统的静态误差无法完全被消除。
对于系统存在稳态误差的情况，可以通过增大I参数来实现更好的控制效果。
3.微分（D）参数:微分参数用于提高系统的快速响应并抑制超调。
D参数通过测量当前的误差变化率来调节控制器的输出。
D参数的增大可以加快系统的响应速度，降低超调量，但过大的D参数可能导致系统产生噪声放大和振荡等问题。
D参数的减小则可能导致系统的快速响应性能下降。
对于系统响应速度较慢，存在明显超调的情况，可以通过增大D参数来提高控制效果。
总结起来，P参数决定了控制器的响应速度和稳定性，I参数用于消除系统静态误差，D参数用于提高系统的快速响应并抑制超调。
这些参数的选择要考虑到系统的特性，根据实际需求进行调整和优化。
在实际应用中，通常需要通过试验和调节来找到最佳的PID参数组合，以满足系统的稳定性、快速响应和抑制超调等控制要求。
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• 这个式子表明，当反馈通道上存在一阶低通滤波器的时候， PID控制器需要更大的比例作用和微分作用，微分时间常 数至少和滤波时间常数相等。
申明
• 以上观点纯属个人理论学习时的总结，未 经实践检验。
• 由于个人水平有限，错误之处在所难免， 还望批评指正。
反馈通道上有滤波环节 ——先看一个等效变换：
R(s)
-
G1 ( s )
Y(s)
R(s)
H ( s)
-
1 H ( s) G1 ( s )
Y(s)
H ( s)
怎么破
• 上述等效变换中，设H(s)=1/(Tc· s+1)，运用 控制器PID1=Kp[1+1/(Ti· s)+Td· s]。 • 将1/H(s)与PID1合并，忽略s^2项；可得到一 个新的控制器： • ——PID2=Kp[(1+Tc/Ti)+1/(Ti· s)+(Td+Tc)· s]。
让微分不那么敏感
• 前面说到微分作用很灵敏，那么让微分作用不 灵敏的方法呢？不完全微分是一种。
• 不完全微分，就是在微分项上串入了一阶惯性 环节(一阶低通滤波)。通过这个环节，让微分 输入变得平滑，从而让输出也变得平滑。 • 不完全微分环节如下：
In
TD s 1 s
Out
一个等效变换
G2 ( s )
R(s)
-
G1 ( s )
Y(s)
• 将G2(s)=Td· s从
F(s)
G2 ( s )
R(s)
-
G1 ( s )
Y(s)
G2 ( s )
F(s)
PID中拿出来， 相当于输入、 反馈上同时 进行G2(s)变换。
微分先行PID结构
• 微分先行PID结构，将Td· s从输入通道上拿走。
微分先行PID适用场合
典型PID结构
PID调节器
R( s )
E (s)
-
1 Kp 1 T s Ts D I
对象/过程
Hale Waihona Puke Y ( s)微分项的作用
• 从时域上看，微分项是以前面变化量预测 当次变化量的一种作用。微分项具有预测 作用，可以减小超调，提高响应速度，改 善动态性能。 • 对变化反应灵敏，也是微分作用的缺点。 阶跃输入响应为一个脉冲，对大惯性系统 几乎不起作用，而且会对系统造成冲击； 而且偏差(输入-输出)较小的波动会再次放大 到输出，过大的微分作用会影响系统的稳 定性。