在1750年左右，離心調(diào)速器形式的比例反饋被用來調(diào)節(jié)風(fēng)車的轉(zhuǎn)速。1788年，詹姆斯·瓦特使用了一種類似的系統(tǒng)來控制蒸汽機(jī)的速度。積分作用的好處是后來才發(fā)現(xiàn)的。在此之后，比例積分反饋控制又被重新發(fā)現(xiàn)。在早期階段，控制器的發(fā)展與傳感器和執(zhí)行器的發(fā)展密切相關(guān)。傳感、驅(qū)動和控制常常結(jié)合在同一個設(shè)備中。
PID控制器以我們今天所知道的形式出現(xiàn)在1915年到1940年之間。它與傳奇的控制公司如Bristol、Fisher、Foxboro、Honeywell、Leeds & Northrup和Taylor Instrument的發(fā)展相一致。比例作用和積分作用已經(jīng)應(yīng)用了很長時間。積分動作通常被稱為自動復(fù)位，因?yàn)樗〈吮壤刂破髦杏脕慝@得正確穩(wěn)態(tài)值的手動復(fù)位。能夠預(yù)測未來控制誤差的控制器的潛力在20世紀(jì)20年代就被討論過。然而，這個想法在實(shí)施之前花了一些時間。1935年，Taylor Instrument公司的Ralph Clarridge發(fā)明了一種具有微分作用的控制器。當(dāng)時，這個功能被稱為“預(yù)動作(pre-act)”。PID控制器早期歷史的一個有趣的概述在(Stock，1987)中給出。儀器公司的出版物中也有許多有趣的材料。Nichols是我們這個領(lǐng)域的先驅(qū)之一，在(Blickley, 1990)對他的采訪給出了一個關(guān)于早期發(fā)展的觀點(diǎn)。
有趣的是，反饋對于控制器本身的構(gòu)造至關(guān)重要。早期氣動系統(tǒng)采用的思想是，線性控制器可以通過由線性無源元件和非線性放大器(擋板閥)組成的反饋回路來實(shí)現(xiàn)。類似的想法也被用在帶有電動機(jī)和繼電器的電子控制器上。
許多實(shí)際有用的控制器修改最初是作為特殊的硬件功能出現(xiàn)的。它們不是用數(shù)學(xué)形式表示的。關(guān)于帶調(diào)速器的蒸汽機(jī)的早期數(shù)學(xué)分析是在(Maxwell,，1868年)。該分析清楚地表明了比例控制和積分控制的區(qū)別。論文(Minorsky, 1922)， (Küpfmüller, 1928)， (Nyquist, 1932)，和(Hazen, 1934)在PID控制器開發(fā)的時候是有效的。然而，很少有證據(jù)表明，在過程控制領(lǐng)域的工程師知道它們。因此，過程控制是獨(dú)立開發(fā)的。早期的兩篇論文是(Grebe等， 1933)，由陶氏化學(xué)公司(Ivanoff, 1934)、(Callenderet等, 1936)和(Hartree 等,1937)的工程師撰寫的。
PID控制器經(jīng)歷了一個有趣的發(fā)展，因?yàn)樽?940年以來發(fā)生了劇烈的技術(shù)變化。系統(tǒng)地利用力平衡原理，使氣動控制器得到了極大的改進(jìn)。當(dāng)運(yùn)算放大器在20世紀(jì)50年代出現(xiàn)時，電子學(xué)取代了氣動學(xué)。20世紀(jì)60年代，隨著計算機(jī)控制的出現(xiàn)，發(fā)生了一個非常重要的發(fā)展。在早期的計算機(jī)控制系統(tǒng)中，計算機(jī)控制模擬控制器的設(shè)定值。下一階段的發(fā)展是直接數(shù)字控制(DDC)，計算機(jī)直接控制執(zhí)行器，見(Webb, 1967)。然后用數(shù)字計算機(jī)實(shí)現(xiàn)了多個PID控制器。這一發(fā)展導(dǎo)致了對PID控制的許多基本原理的重新思考，如(Goff, 1966b)、(L&N, 1968)、(Moore等人，1970)和(Palmor和Shinnar, 1979)。20世紀(jì)70年代微處理器的出現(xiàn)使單回路控制器的數(shù)字控制成為可能，參見(Stoji?和Petrovi?， 1986)。這也導(dǎo)致了過程控制的分布式控制系統(tǒng)的發(fā)展，其中PID控制器是一個關(guān)鍵元素，見(Lukas, 1986)。隨著微處理器計算能力的提高，可以在單回路控制器中引入整定和自適應(yīng)。這一發(fā)展始于1980年代，并在1990年代加速，見(?str?m等人，1993年)。
有趣的是，許多關(guān)于PID控制的事實(shí)被重新發(fā)現(xiàn)與技術(shù)的轉(zhuǎn)變有關(guān)。一個原因是PID控制的許多實(shí)際方面被認(rèn)為是專有信息，不容易在公共文獻(xiàn)中訪問。許多有用的信息也散布在文獻(xiàn)中。
盡管PID控制器的廣泛使用，但在許多教科書和大學(xué)課程中只進(jìn)行了淺顯的處理。這本書(Shinskey, 1988)提供了一個很好的報道。實(shí)施問題在(Goff, 1966b)， (Takahashi等人,1972)，(Clarke, 1984)， (?str?m和Wittenmark, 1990)中進(jìn)行了討論。論文(?str?m和Steingrímsson, 1991)描述了一個數(shù)字信號處理器上的實(shí)現(xiàn)，它允許很高的采樣率。二自由度結(jié)構(gòu)的有用性在(Horowitz, 1963)中進(jìn)行了討論。PID控制的應(yīng)用在(Shigemasa等人，1987)。
作者：?STR?M
