PID控制
關注創建者：匿名 創建時間：2021-07-22
PID控制的視頻教程
1-106基于matlab的粒子群算法與 Simulink 模型之間連接的橋梁是粒子（即PID控制器參數)和該粒子對應的適應值（即控制系統的性能指標）
基于matlab的粒子群算法與 Simulink 模型之間連接的橋梁是粒子（即 PID 控制器參數）和該粒子對應的適應值（即控制系統的性能指標）。
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PID控制的實例教程
可以看出單純的PI控制已經滿足不了對控制對象T的信號跟隨。
選擇PD控制模式，取Kp=22，Kd=3，如下所示。
系統PID Controller圖標變為如下。
系統仿真結果見下圖。
可以看出通過PD控制就可以滿足對控制對象T的信號跟隨，不需要加入I積分。
選擇P控制模式，系統PID Controller圖標變為如下。
選擇I控制模式，系統PID Controller圖標變為如下。
由于缺少D微分作用，單一的P或者I對系統傳函T不能很好的調試，在此不給出系統仿真圖了。
來源： 電力MATLAB
展開 PID控制
當今的閉環自動控制技術都是基于反饋的概念以減少不確定性。反饋理論的要素包括三個部分：測量、比較和執行。測量關鍵的是被控變量的實際值，與期望值相比較，用這個偏差來糾正系統的響應，執行調節控制。在工程實際中，應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調節。
PID控制器（比例-積分-微分控制器）是一個在工業控制應用中常見的反饋回路部件，由比例單元P、積分單元I和微分單元D組成。PID控制的基礎是比例控制；積分控制可消除穩態誤差，但可能增加超調；微分控制可加快大慣性系統響應速度以及減弱超調趨勢。
PID控制器就是根據系統的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。
比例P控制
比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差。
積分I控制
在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。對一個自動控制系統，如果在進入穩態后存在穩態誤差，則稱這個控制系統是有穩態誤差的或簡稱有差系統。為了消除穩態誤差，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，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩態誤差進一步減小，直到等于零。因此，比例+積分（PI）控制器，可以使系統在進入穩態后無穩態誤差。
微分D控制
在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關系。自動控制系統在克服誤差的調節過程中可能會出現振蕩甚至失穩。其原因是由于存在有較大慣性組件（環節）或有滯后（delay）組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。
展開 這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩態誤差進一步減小，直到等于零。因此，比例+積分（PI）控制器，可以使系統在進入穩態后無穩態誤差。
3、PID 微分控制，就是人的眼睛看著杯里水量和刻度的距離，當差距很大的時候，就用水壺大水量得倒水，當人看到水量快要接近刻度的時候，就減少水壺的得出水量，慢慢的逼近刻度，直到停留在杯中的刻度。如果最后能精確停在刻度的位置，就是無靜差控制；如果停在刻度附近，就是有靜差控制。
說明：在微分控制D中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關系。
在工程實際中，應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調節。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或得不到精確的數學模型時，控制理論的其它技術難以采用時，系統控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。即當我們不完全了解一個系統和被控對象﹐或不能通過有效的測量手段來獲得系統參數時，最適合用PID控制技術。PID控制，實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據系統的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。
比例（P）控制
比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差（Steady-state error）。
積分（I）控制
在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。對一個自動控制系統，如果在進入穩態后存在穩態誤差，則稱這個控制系統是有穩態誤差的或簡稱有差系統（System with Steady-state Error）。
展開 在實際工程中，應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調節。
PID控制器問世至今以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。
當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或得不到精確的數學模型時，控制理論的其它技術難以采用時，系統控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。即當我們不完全了解一個系統和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統參數時，最適合用PID控制技術。
PID控制，實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據系統的誤差，利用比例、 積分、微分計算出控制量進行控制的。PID控制器的參數整定是控制系統設計的核心內容！
如果你從來沒有接觸過PID，看完這篇文章你就會明白PID控制到底是怎么回事了！
1.假設我們面對的系統是一個簡單的水箱液位，要從空箱開始注水達到某個高度，而你能控制的變量就是注水籠頭的開關大小。這個簡單的數學模型就是：dx=u。
對于這個系統，我們只需要一個比例環節u=kpe就能將其控制住。
此時，kp的大小代表了水龍頭的粗細（即出水量大小對液位誤差的敏感程度，假設水龍頭開度與誤差正比關系），越粗調的越快，也就是所謂的"增大比例系數一般會加快系統響應"。如下圖：
2.假設這個水箱不僅僅是裝水的容器了，還需要持續穩定的給用戶供水。這個系統的數學模型就需要增加一項：dx=u-c，這里的c是個正的常數。
我們發現如果控制器只有一個比例環節，那么當系統穩定，也就是dx=0的時候，恰好e=c/kp，在系統穩定時不為0，液位離我們想要的高度總是差那么一點，這也就是所謂的穩態誤差，或者叫靜差。
展開 在控制系統工程的實踐中經常遇到執行器的限制，因此，在提出新的控制器時必須始終考慮所需的控制動作。在這種情況下，這個問題的解決方案是選擇一個較低的比例增益Kp，這將提供一個合理的上升時間，并添加一個積分控制器來消除穩態誤差。
5.PI 控制
這個帶有 PI 控制器的巡航控制系統的閉環傳遞函數 (C = Kp + Ki/s) 是：
向系統添加積分控制器可消除穩態誤差。 現在，讓 Kp 等于 600 和 Ki 等于 1，看看響應會發生什么。 將您的 m 文件更改為以下內容。
Kp = 600;
Ki = 1;
C = pid(Kp,Ki);
T = feedback(C*P_cruise,1);
step(r*T,t)
axis([0 20 0 10])
現在調整比例增益 Kp 和積分增益 Ki，以獲得所需的響應。當調整積分增益 Ki 時，建議從較小的值開始，因為較大的 Ki 會使響應不穩定。 當 Kp 等于 800 且 Ki等于 40 時，階躍響應將如下所示：
Kp = 800;
Ki = 40;
C = pid(Kp,Ki);
T = feedback(C*P_cruise,1);
step(r*T,t)
axis([0 20 0 10])
6.PID 控制
對于這個特定的例子，不需要實現微分控制器來獲得所需的輸出。 但是，您可能希望了解如何使用 PID 控制以供將來參考。 這個帶有 PID 控制器的巡航控制系統的閉環傳遞函數 (C = Kp + Ki/s + Kds) 是：
令 Kp等于1，Ki等于1，Kd等于 1，然后在新的 m 文件中輸入以下命令。
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三、實現PID調節的具體方案
要讓諾冠提升閥參與PID控制，通常需以下三個核心組件協同工作：
傳感器：如壓力變送器、流量計等，用于實時采集過程變量（PV）。
控制器：PLC、DCS或專用PID控制器，負責計算誤差并輸出控制信號。
執行機構：即支持比例控制的諾冠提升閥，接收控制信號并調節流體通路。
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三、控制策略優化：從PID到先進算法
傳統的PID控制在高壓變負載工況下往往力不從心，諾冠工程團隊建議引入以下進階策略：
前饋控制（Feedforward）：針對已知的負載變化或指令突變，提前注入補償信號，大幅減少超調量，例如在壓力快速上升階段，預先增加驅動電流以抵消液動力阻力。
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二、嵌入式智能控制算法
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