如何通俗易懂的去理解PID調(diào)節(jié)
姓名：謝悅 學(xué)號：1700030094
【嵌牛導(dǎo)讀】
PID調(diào)節(jié)是常用于經(jīng)典控制理論中控制系統(tǒng)的一種基本調(diào)節(jié)方式瞎嬉，通過比例勒庄、積分和微分對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，如何通俗易懂的去理解PID調(diào)節(jié)宵溅，這是本文闡述的內(nèi)容。
【嵌牛鼻子】
比例上炎、積分层玲、微分、比例積分微分控制器
【嵌牛提問】
PID調(diào)節(jié)怎么去理解反症？在控制系統(tǒng)中怎么去使用辛块？
【嵌牛正文】
一、導(dǎo)入故事：有漏洞的水缸的加水問題铅碍。
一個水缸本身含有漏洞润绵，現(xiàn)要求水缸的水始終保持在一個高度上，且漏水的速度不一定是恒定的胞谈，當(dāng)發(fā)現(xiàn)水面低于要求的高度時尘盼，需要進行加水。
過程：每30分鐘檢查一次水面高度時烦绳，水漏的太快卿捎，水幾乎都快漏完；每3分鐘檢查一次水面高度時径密，水漏的時間短午阵，幾乎沒有漏水；實驗幾次后，決定每10分鐘檢查一次水面高度底桂，這個檢查時間成為采樣周期植袍，由于加水的地方遠，需要采用加水工具籽懦，當(dāng)用桶加的時候于个，水會溢出；當(dāng)用瓢加的時候暮顺，需要往返好多次厅篓；當(dāng)用盆加的時候，只需幾次就可以完成任務(wù)捶码，加水的工具叫作比例系數(shù)贷笛。解決加水過程中的一出問題，在水缸上放置一個漏斗宙项，通過改變漏斗孔徑的大小乏苦，控制加水過程中的速度問題，漏斗的時間就成為積分時間尤筐。當(dāng)要求加水的及時性時汇荐，即一旦水位過低，需要立即加水至設(shè)定水位盆繁，在旁邊設(shè)置以備用水掀淘，調(diào)整位置，使得當(dāng)水位過低時油昂，及時添水革娄；當(dāng)水位過高時，在旁邊鑿一個流水孔冕碟，這個水漏出的快慢就叫做微分時間拦惋。
二、模型抽象
模型安寺；人以PID控制的方式厕妖，用水壺往帶有刻度的水杯里加水，加至半杯水后停止挑庶。
設(shè)定值：水杯的半杯刻度
實際值：水杯的實際水量
輸出值：水壺的倒出數(shù)量和水杯舀出水量
測量傳感器：人的眼睛
執(zhí)行對象：人
正執(zhí)行：倒水
反執(zhí)行：舀水
P比例控制：當(dāng)發(fā)現(xiàn)水沒有到達半杯刻度時候言秸，往水杯里面加水；當(dāng)發(fā)現(xiàn)水超過刻度時候迎捺，就最簡單的控制方式举畸，控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系，當(dāng)僅有比例控制時候凳枝，系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差抄沮。
PI積分控制：當(dāng)發(fā)現(xiàn)杯里的水量沒有到達刻度時候，一直倒水；當(dāng)超過水量時候合是，從杯里往外舀水，反復(fù)操作锭环。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差聪全，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辅辩，比例+積分控制器难礼，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。
PID控制：如果最后能精確停在刻度的位置玫锋，就是無靜差控制蛾茉；如果停在刻度附近，就是有靜差控制撩鹿。在微分控制D中谦炬，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分成正比關(guān)系。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)节沦，其原因是由于存在有較大慣性或有滯后键思，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化甫贯。需要增加的是“微分項”吼鳞，它能預(yù)測誤差變化的趨勢。有較大慣性或滯后的被控對象叫搁，比例P+積分I+微分D控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性赔桌。
三、PID參數(shù)調(diào)整
（1）整定比例控制
將比例控制作用由小變到大渴逻，觀察各次響應(yīng)疾党，直至得到反應(yīng)快、超調(diào)小的響應(yīng)曲線惨奕。
（2）整定積分環(huán)節(jié)
若在比例控制下穩(wěn)態(tài)誤差不能滿足要求仿贬，需加入積分控制。
先將步驟（1）中選擇的比例系數(shù)減小為原來的50～80％墓贿，再將積分時間置一個較大值茧泪，觀測響應(yīng)曲線。然后減小積分時間聋袋，加大積分作用队伟，并相應(yīng)調(diào)整比例系數(shù)，反復(fù)測試得到較滿意的響應(yīng)幽勒，確定比例和積分的參數(shù)嗜侮。
（3）整定微分環(huán)節(jié)
若經(jīng)過步驟（2），PI控制只能消除穩(wěn)態(tài)誤差，而動態(tài)過程不能令人滿意锈颗，則應(yīng)加入微分控制顷霹，構(gòu)成PID控制。先置微分時間TD=0击吱，逐漸加大TD淋淀，同時相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時間，反復(fù)試湊至獲得滿意的控制效果和PID控制參數(shù)覆醇。
四朵纷、PID控制目的
常用于閉環(huán)控制中，反饋信號取自拖動系統(tǒng)的輸出端永脓。當(dāng)輸出量偏離所要求給定的值時袍辞，反饋信號成比例變化。在輸入端常摧，給定信號與反饋信號相比較搅吁，存在一個偏差值。對于該偏差值落午，經(jīng)過P似芝、I、D調(diào)節(jié)板甘，迅速党瓮、準(zhǔn)確地消除系統(tǒng)的偏差，恢復(fù)到給定值盐类，同時使得振蕩和誤差都比較小寞奸。
