PID

引言

在工业自动化和过程控制领域，PID（比例-积分-微分）控制器是一种被广泛应用的控制策略。它以其简单、有效的特点，广泛应用于各类控制系统中，如温度控制、压力控制、流量控制等。然而，在某些特定情况下，尤其是当系统启动、停止或设定值发生剧烈变化时，PID 控制器中的积分部分可能引发严重的控制问题。这些问题包括超调、振荡以及响应延迟等。为了解决这些问题，工程师们提出了“积分分离”的概念。本文将深入探讨这一技术，帮助您更好地理解如何通过积分分离优化 PID 控制器的性能。

1 PID 控制器的基本原理

在深入讨论积分分离之前，我们首先需要了解 PID 控制器的基本组成及其工作原理。

比例控制（P）：根据当前的偏差（即设定值与实际值之间的差异）进行调整。比例控制的输出与偏差成正比，这意味着偏差越大，控制输出也越大。比例控制的优点是响应快速，但单独使用时可能会导致稳态误差。

引言

在现代自动化控制领域，PID（比例、积分、微分）控制算法广泛应用于各类工业和工程系统中。从温控系统到电机驱动系统，PID 控制器帮助我们实现精确的控制。然而，在某些情况下，PID 控制器会出现一些问题，特别是当系统接近稳定点时，控制器会频繁地做出调节，导致系统的不必要振荡或过度调节。这种问题被称为“死区”问题。

为了应对这一问题，工程师们提出了一种改进的 PID 控制方法——带死区的 PID 控制算法。这种方法通过引入一个“死区”范围，避免了系统在接近目标值时过度频繁的调节，从而提高了系统的稳定性和响应速度。

1  PID 控制原理回顾

在深入了解带死区的 PID 控制之前，首先回顾一下 PID 控制的基本原理。PID 控制器主要通过三种控制行为来调节系统：

• 比例（P）：根据当前误差（设定值与实际值的差距）进行调节，误差越大，调节越大。

• 积分（I）：累积历史误差，用于消除长期的系统偏差。它在长时间内积累误差，帮助系统消除稳态误差。

引言

PID 控制器作为现代自动化控制系统中最常用的控制算法之一，广泛应用于工业生产、航天航空、自动化设备等各类领域。PID 控制器由比例（P）、积分（I）和微分（D）三部分组成，其中，积分部分的作用是消除系统的稳态误差，使得系统能够在长时间内保持稳定状态，准确地跟踪设定的目标值。然而，在实际应用中，PID 控制器中的积分部分可能会出现一个严重的问题——积分饱和，这个问题不仅会影响系统的响应速度，还可能导致系统的失控，甚至引发严重的控制问题。

在本文中，我们将深入探讨 PID 控制器中积分饱和问题的根源、表现以及如何应对这一问题，从而确保系统的稳定性与可靠性。

1  PID 控制器的基本原理

PID 控制器是一种经典的反馈控制器，它根据偏差（实际值与目标值的差）来调整系统的输出，以实现所需的目标状态。PID 控制器的基本组成如下：

比例项（P）：比例项通过与误差成比例地调整控制输出，它的主要作用是迅速减小误差，并加速系统的响应速度。比例控制的输出是误差与比例增益（Kp）的乘积。

引言

在工业自动化和控制系统中，PID（比例-积分-微分）控制器是一种广泛应用的控制算法，它的核心作用是通过实时调整系统输入，使输出跟随期望值，从而达到控制目标。无论是在温度控制、流量控制、速度调节还是位置控制，PID 控制器都发挥着重要的作用。然而，PID 整定并不是一件简单的任务，尤其是在实际应用中，经常会面临系统震荡、过冲以及控制不稳定等问题。本文将通过一个实际的 PID 整定过程，带你走进从震荡到平稳的全过程，同时分享手动整定经验值参考表及抗积分饱和的代码实现，帮助大家更好地理解和应对 PID 整定过程中的挑战。

1 PID 控制器的基本原理

PID 控制器由三部分组成：比例（P）、积分（I）和微分（D）。每个部分的作用如下：

• 比例控制（P）：根据当前误差大小来调整输出。比例系数（Kp）越大，系统反应越迅速，但过大可能导致系统震荡。

当今时代的科技越来越发达，控制系统也随之不断提高。其中，控制器 PID 技术在现代工业中被广泛应用。它不仅可以控制各种物理过程，也可以应用于汽车、电子、建筑、航空航天、自动化等众多领域。在我们日常生活中，PID 技术也无处不在，如温度控制、水位控制和电动机控制等。那么，PID 技术是什么？它能如何帮助我们更好地控制各种系统？本篇文章将为您详细介绍 PID 技术的原理和应用。

1 什么是 PID

首先我们先看一下 PID 的公式，如下图：

其中：

COn ：控制器在第 n 个采样点的输出信号，mA

喘动对于调节阀来说当然不是一件好事情，它会造成阀杆的过度磨损，从而影响调节阀的使用寿命。PKS系统中的PID回路，对付阀的喘动问题，有个小小的绝招。