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PID
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<
/p>
，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。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<
/p>
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<
/p>
参数自整定功能的智能调节器
(intelligent
regu
lator)
，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
Con
trolNet
相连，如
Rock
we
ll
的
PLC-5
等。还有可以实现<
/p>
PID
控制功能的控制器，如
Rockwell
的
Logix
产品系列，它可以直接与
ControlNet
相连
，利用网络来实现其远程控制功能。
1
、开环控制系统
开环控制系统
(open-loop
control
system)
是指
被控对象的输出
(
被控制量
)
对控制器
(controller)
的输出没有
影响。在
这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。
2
、闭环控制系统
闭环控制系统
(closed-loop
control
system)
的特
点是系统被控对象的输出
(
被控制量
)
会反送回来影响控制器的输
出，形成一个或多个闭环。闭环控制
系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系
统给定值信号相反，则称为负反馈
(
Ne
gative
Feedback
)
，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统
。闭环控制系
统的例子很多。比如人就是一个具有负反馈
的闭环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修
正最后作出各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系
< br>
统。另例，当一台真正的
全自动洗衣机具有能连续检查
衣物是否洗净，并在洗净之后能自动切断电源，它就是一个闭环控制系统。
3
、阶跃响应
阶跃响应是指将一个阶跃输入（
step
function
）加到系统上时，系统的输出。稳态误差是指系统的响应进入稳态
后，
系统的期望输出与实际输出之差。控制系统的性能可以用稳、准、快三个字
来描述。稳是指系统的稳定性
(stabil
ity)
，
一个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从阶跃
响应上看应该是收敛的；准是指控制系统的准确性、控
制精度
，
通常用稳态误差来
(Steady-state
error)
描述，它表示系统输出稳态值与期望值之差；快是指控制系统
响应的快速性，通
常用上升时间来定量描述。
4
、
PID
控制的原理和特点
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
PI
D
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。
< br>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
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