PID控制器可以用來控制任何可以被測量的并且可以被控制的變量。比如，它可以用來控制溫度，壓強，流量等等。為增進大家對PID 的認識，本文將對PID的發(fā)展、PID的優(yōu)點、PID的缺點予以介紹。如果你對PID具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。
一、PID的發(fā)展
PID控制理念最早提出是在1932年，出生于瑞典后移民美國的物理學(xué)家哈利奈奎斯特(H Nyquist)，在他的一篇論文當(dāng)中提出了采用圖形的方法來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在他的基礎(chǔ)上，荷蘭裔科學(xué)家亨伯德(H W Bode)(對就你想的那個“伯德圖/波特圖”創(chuàng)始人)等人建立了一整套在頻域范圍設(shè)計反饋放大器的方法，后被用于自動控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計，這也是PID算法最早從書面走向?qū)嵺`。
與此同時，反饋控制原理開始應(yīng)用于工業(yè)過程中。1936年英國的考倫德(A Callender)和斯蒂文森(A Stevenson)等人給出了 PID控制器的方法，自此PID算法正式形成了，并且后來在自動控制技術(shù)中占有非常重要的地位。
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的PID大多是軟件控制的，結(jié)構(gòu)大為簡化。時至今日，大至武器、飛機、汽車、輪船，小至家電、手機導(dǎo)航、IOT設(shè)備、玩具等，凡具有 “自動控制”功能的產(chǎn)品，無一不采用到PID算法或改進的PID算法。例如手機導(dǎo)航靠PID算法準確分析運動狀態(tài);無人機靠PID算法穩(wěn)定飛行姿態(tài)。就是類似于這種——需要將某一個物理量“保持穩(wěn)定”的場合(比如維持平衡，穩(wěn)定溫度、轉(zhuǎn)速等)，PID都會派上大用場。
在實際應(yīng)用中，人們通過對PID控制結(jié)構(gòu)的一些改進來提高控制性能，如對積分環(huán)節(jié)的改進，得到積分分離PID控制算法、遇限削弱積分PID控制算法等;對微分環(huán)節(jié)的改進，得到不完全微分PID控制算法、微分先行PID控制算法、帶死區(qū)的PID控制算法等。他們在不同程度上克服了傳統(tǒng)PID的缺點。如積分分離算法克服了積分飽和，可以顯著降低系統(tǒng)的超調(diào)，縮短過渡時間。
因此，如何成功的把PID性控制器用于復(fù)雜對象的控制上，如何在理論上對各類模型(如模糊模型、小波模型、非參數(shù)預(yù)測模型及其它人工智能模型等)的工作機理進行更深的認識，使得PID控制器的設(shè)計方法更趨于結(jié)構(gòu)化，從而構(gòu)造出更快、更正確的自適應(yīng)機制，進而構(gòu)造出更有效地智能自適應(yīng)PID控制器。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和傳感器集成化程度的提高，智能PID控制將是未來發(fā)展方向。
二、 PID的優(yōu)缺點
1、PID的優(yōu)點
PID控制器成為應(yīng)用最廣泛的控制器，它具有以下優(yōu)點：
1)PID算法蘊涵了動態(tài)控制過程中過去、現(xiàn)在、將來的主要信息，而且其配置幾乎最優(yōu)。其中，比例(P)代表了當(dāng)前的信息，起糾正偏差的作用，使過程反應(yīng)迅速。微分(D)在信號變化時有超前控制作用，代表將來的信息。在過程開始時強迫過程進行，過程結(jié)束時減小超調(diào)，克服振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，加快系統(tǒng)的過渡過程。積分(I)代表了過去積累的信息，它能消除靜差，改善系統(tǒng)的靜態(tài)特性。此3種作用配合得當(dāng)，可使動態(tài)過程快速、平穩(wěn)、準確，得到良好的效果。
2)PID控制適應(yīng)性好，有較強的魯棒性，對各種工業(yè)場合，都可在不同的程度上應(yīng)用。特別適于“一階慣性環(huán)節(jié)+純滯后”和“二階慣性環(huán)節(jié)+純滯后”的過程控制對象。
3)PID算法簡單明了，各個控制參數(shù)相對較為獨立，參數(shù)的選定較為簡單，形成了完整的設(shè)計和參數(shù)調(diào)整方法，很容易為工程技術(shù)人員所掌握。
4)PID控制根據(jù)不同的要求，針對自身的缺陷進行了不少改進，形成了一系列改進的PID算法。例如，為了克服微分帶來的高頻干擾的濾波PID控制;為克服大偏差時出現(xiàn)飽和超調(diào)的PID積分分離控制;為補償控制對象非線性因素的可變增益PID控制等。這些改進算法在一些應(yīng)用場合取得了很好的效果。同時當(dāng)今智能控制理論的發(fā)展，又形成了許多智能PID控制方法。
2、pid控制器的缺點
PID的缺陷，概括起來就是信號處理太簡單、未能充分發(fā)揮其優(yōu)點，具體說來，有四個方面：
(1)產(chǎn)生誤差的方式不太合理控制目標v在過程中可以“跳變”，但是被控對象輸出Y的變化都有慣性，不可能跳變，要求讓緩變的變量y來跟蹤能夠跳變的變量v，初始誤差很大，易引起超調(diào)，很不合理。
(2)誤差的微分信號的產(chǎn)生沒有太好的辦法由于微分器物理不可實現(xiàn)，只能近似實現(xiàn)，常用的近似微分器的形式為
(3)誤差積分反饋的引入有很多負作用在PID控制中，誤差積分反饋的作用是消除靜差，提高系統(tǒng)響應(yīng)的準確性，但同時誤差積分反饋的引入，使閉環(huán)變得遲鈍，容易產(chǎn)生振蕩，易產(chǎn)生由積分飽和引起的控制量飽和。
(4)線性組合不一定是最好的組合方式PID控制器給出的控制量是誤差的現(xiàn)在、過去、將來三者的線性組合。大量工程實踐表明，線性組合不一定是最好的組合方式，能否在非線性領(lǐng)域找到更合適的組合方式是值得探索的。
對于PID存在的這些缺陷，相應(yīng)的解決辦法是：(1)安排合適的“過渡過程”;(2)合理提取“微分——“跟蹤微分器;(3)探討“擾動估計辦法一“擴張狀態(tài)觀測器;(4)探討合適的組合方法一“非線性組合”。
以上就是小編這次想要和大家分享的有關(guān)PID的內(nèi)容，希望大家對本次分享的內(nèi)容已經(jīng)具有一定的了解。如果您想要看不同類別的文章，可以在網(wǎng)頁頂部選擇相應(yīng)的頻道哦。
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