發布日期：2022-04-22 點擊率：206
PID控制器將是下述內容的主要介紹對象，通過這篇文章，小編希望大家可以對PID控制器的相關情況以及信息有所認識和了解，詳細內容如下。
一、 PID的發展史
首先，我們來簡單了解一下PID的發展史。
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家哈利奈奎斯特(H Nyquist)，在他的一篇論文當中提出了采用圖形的方法來判斷系統的穩定性。在他的基礎上，荷蘭裔科學家亨伯德(H W Bode)(對就你想的那個“伯德圖/波特圖”創始人)等人建立了一整套在頻域范圍設計反饋放大器的方法，后被用于自動控制系統的分析和設計，這也是PID算法最早從書面走向實踐。
與此同時，反饋控制原理開始應用于工業過程中。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中占有非常重要的地位。
隨著計算機技術的發展，現在的PID大多是軟件控制的，結構大為簡化。時至今日，大至武器、飛機、汽車、輪船，小至家電、手機導航、IOT設備、玩具等，凡具有 “自動控制”功能的產品，無一不采用到PID算法或改進的PID算法。例如手機導航靠PID算法準確分析運動狀態;無人機靠PID算法穩定飛行姿態。就是類似于這種——需要將某一個物理量“保持穩定”的場合(比如維持平衡，穩定溫度、轉速等)，PID都會派上大用場。
二、PID控制器的調諧方法
通過上面的介紹，想必大家對PID控制器的發展史有了簡單的認識。在這部分，我們主要來了解一下PID控制器的調諧方法。
PID 控制器是一個在工業控制應用中常見的反饋回路部件。這個控制器把收集到的數據和一個參考值進行比較，然后把這個差別用于計算新的輸入值，這個新的輸入值的目的是可以讓系統的數據達到或者保持在參考值。和其他簡單的控制運算不同，PID控制器可以根據歷史數據和差別的出現率來調整輸入值，這樣可以使系統更加準確，更加穩定。可以通過數學的方法證明，在其他控制方法導致系統有穩定誤差或過程反復的情況下，一個PID反饋回路卻可以保持系統的穩定。
在進行PID控制器工作之前，必須對其進行調整以適應要控制的過程的動態。設計者給出P，I和D項的默認值，這些值不能給出期望的性能，有時會導致不穩定性和緩慢的控制性能。開發了不同類型的調節方法來調節PID控制器，并且需要操作人員的大量關注以選擇比例，積分和微分增益的最佳值。其中一些在下面給出。
試驗和錯誤方法：這是一種簡單的PID控制器調整方法。當系統或控制器正在工作時，我們可以調整控制器。在這種方法中，首先我們必須將Ki和Kd值設置為零，并增加比例項(Kp)，直到系統達到振蕩行為。一旦振蕩，調整Ki(積分項)，使振蕩停止，最后調整D以獲得快速響應。
過程反應曲線技術：這是一種開環調整技術。當步驟輸入應用于系統時，它會產生響應。最初，我們必須手動將一些控制輸出應用于系統，并且必須記錄響應曲線。
之后，我們需要計算曲線的斜率，死區時間，上升時間，最后用P，I和D方程代替這些值，得到PID項的增益值。
Zeigler-Nichols方法： Zeigler-Nichols提出了用于調節PID控制器的閉環方法。這些是連續循環法和阻尼振蕩法。這兩種方法的程序是相同的，但振蕩行為是不同的。在這里，首先我們必須設置p-控制器常數Kp為特定值，而Ki和Kd值為零。比例增益增加，直到系統以恒定幅度振蕩。
系統產生恒定振蕩的增益稱為最終增益(Ku)，振蕩周期稱為極限周期(Pc)。一旦達到，我們就可以通過Zeigler-Nichols表在PID控制器中輸入P，I和D的值，取決于像P，PI或PID這樣的控制器。
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