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1、爐溫PID控制實驗一、PID控制的基本原理PID控制是指比例（P）控制、積分（I）控制和微分（D）控制。模擬式PID控制離散式PID控制數字式增量PID控制二、PID各部分對控制的調節(jié)作用1、比例環(huán)節(jié)Kp越大，調節(jié)作用越快成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號e(t)，偏差一旦產生，控制器立即產生控制作用，以減小偏差。當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-stateerror）。P參數越小比例作用越強，動態(tài)響應越快，消除誤差的能力越強。但由于實際系統(tǒng)是有慣性的，比例作用不宜太強，比例作用太強會引起系統(tǒng)振蕩不穩(wěn)定。通常
2、將P參數由大向小調，以能達到最快響應又無超調(或無大的超調)為最佳參數。優(yōu)點:調整系統(tǒng)的開環(huán)比例系數，提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度，減低系統(tǒng)的惰性，加快響應速度。缺點:僅用P控制器,過大的開環(huán)比例系數不僅會使系統(tǒng)的超調量增大，而且會使系統(tǒng)穩(wěn)定裕度變小，甚至不穩(wěn)定。2、積分環(huán)節(jié)控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。積分作用的強弱取決于積分時間常數T,T越大，積分作用越弱，反之則越強。比例作用的輸出與誤差的大小成正比，誤差越大，輸出越大，屬于有差調節(jié)，不能消除靜差(靜差：即靜態(tài)誤差，也稱穩(wěn)態(tài)誤差
3、)。積分作用可以消除靜差。只要有誤差存在，就對誤差進行積分，使輸出繼續(xù)增大或減小，一直到誤差為零，積分停止，輸出不再變化達到無差調節(jié)的效果。積分的快慢必須與實際系統(tǒng)的慣性相匹配，慣性大、積分作用就應該弱，積分時間I就應該大些，反之而然。如果積分作用太強，積分輸出變化過快，就會引起積分過頭的現象，產生積分超調和振蕩。通常I參數也是由大往小調，即積分作用由小往大調，觀察系統(tǒng)響應以能達到快速消除誤差，達到給定值，又不引起振蕩為準。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項
4、會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。PI控制器不但保持了積分控制器消除穩(wěn)態(tài)誤差的“記憶功能”，而且克服了單獨使用積分控制消除誤差時反應不靈敏的缺點。優(yōu)點：消除穩(wěn)態(tài)誤差。缺點：積分控制器的加入會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度減小。1、微分環(huán)節(jié)它能預測誤差變化的趨勢，提高動態(tài)響應速度，防止出現過沖或超調等。D越大，微分作用越強，D越小，微分作用越弱。系統(tǒng)調試時通常把D從小往大調，
5、具體參數由試驗決定。但微分作用只能作為PI控制的一種補充，不能起主導作用，微分作用不能太強，太強也會引起系統(tǒng)不穩(wěn)定，產生振蕩，微分作用只能在P和I調好后再由小往大調，一點一點試著加上去。優(yōu)點：使系統(tǒng)的響應速度變快，超調減小，振蕩減輕，對動態(tài)過程有“預測”作用。一、PID參數整定基本步驟首先加入比例部分，將Kp由小變大，并觀察相應的系統(tǒng)響應，直至性能指標滿足要求為止。若靜態(tài)誤差不能滿足要求，需要加入積分環(huán)節(jié)。首先取較大的T1值，并略降低Kp（比如為原來值的0.8倍）；然后，逐步減小T1，反復調整T1和Kp，直至系統(tǒng)得到所需要
6、的動態(tài)性能，且靜態(tài)誤差得到消除為止。若經反復調整，系統(tǒng)動態(tài)過程仍不滿意，可加入微分環(huán)節(jié)。TD從零開始，隨后逐步增大。同時反復改變Kp和T1，反復調整三個參數，最后得到一組合適的參數。二、PID參數選定
