pid演算法pid控制原理

① PID控制的原理

確切說是PID調節器。工程上常常用在閉環系統中加入PID環節，對系統的傳遞函數進行修正，以快速的跟蹤變化，消除穩態誤差。PID調節器中的P為比例環節，起放大作用。I為積分環節，可以消滅穩態誤差。D為微分環節，可以加快系統的反映。直流電機中加入PID調節器，可以實現快速啟動。當系統中突發干擾、負載變化或者使用者主動調速是，PID環節可以幫助電機縮減過渡時間、進入新的穩定狀態。

② PID控制器具體工作原理

這些都是自動控制系統所涉及的概念。
1、首先說明，PID調節單元接收與輸出的都是電信號；
2、自動控制技術，綜合了【給定單元】、【調節單元】、【輸出與執行單元】、【測量單元】、【反饋單元】等，基本原理是：給定單元提供設定控制目標，調節單元比較給定與反饋信號的差別並進行PID運算（比例、積分、微分）最後輸出控制信號，輸出與執行單元指用前面的控制信號轉換為實際設備的物理量輸出，測量單元檢測物理量實際值，反饋單元將檢測到的信號進行處理轉換再反饋到調節單元，如此構成【閉環】自動調節控制系統；
3、物理量-電量的轉換是在測量單元完成的，電量-物理量的轉換是在輸出與執行單元完成的；
4、結合實例就說來話長了，恐怕要給你一篇論文啦，呵呵，即便是要講清楚PID調節器，也要上千字才行啊。
補充：
各個單元都可以求出【傳遞函數】，須用到【拉普拉斯變換】的知識。
傳遞函數的作用就是從物理事物建立起相應的【數學模型】，然後通過數學手段去分析、研究它。

③ PID的計算公式

PID的增量型公式：

PID=Uk+KP*【E(k)-E(k-1)】+KI*E(k)+KD*【E(k)-2E(k-1)+E(k-2)】

PID演算法具體分兩種：一種是位置式的 ，一種是增量式的。

位置式PID的輸出與過去的所有狀態有關，計算時要對e（每一次的控制誤差）進行累加，這個計算量非常大，而明顯沒有必要。而且小車的PID控制器的輸出並不是絕對數值，而是一個△，代表增多少，減多少。換句話說，通過增量PID演算法，每次輸出是PWM要增加多少或者減小多少，而不是PWM的實際值。所以明白增量式PID就行了。

PID控制原理：

本系統通過擺桿（輥）反饋的位置信號實現同步控制。收線控制採用實時計算的實際卷徑值，通過卷徑的變化修正PID前饋量，可以使整個系統准確、穩定運行。

PID系統特點：

1、主驅動電機速度可以通過電位器來控制，把S350設置為SVC開環矢量控制，將模擬輸出端子FM設定為運行頻率，從而給定收卷用變頻器的主速度。

2、收卷用S350變頻器的主速度來自放卷（主驅動）的模擬輸出埠。擺桿電位器模擬量

信號通過CI通道作為PID的反饋量。S350的頻率源採用主頻率Ⅵ和輔助頻率源PID疊加的方式。通過調整運行過程PID參數，可以獲得穩定的收放卷效果。

3、本系統啟用邏輯控制和卷徑計算功能，能使系統在任意卷徑下平穩啟動，同時兩組PID參數可確保生產全程擺桿控制效果穩定。

④ PID控制器原理是什麼·

PID控制方式的具體流程是計算誤差和溫度的變化速度進行PID計算，先以P參數和誤差計算出基礎輸出量，在根據誤差的累積值和I參數計算出修正量，最終找出控制點和溫度設定點之間的平衡狀態，最後在通過溫度的變化速率與D參數控制溫度的變化速度以防止溫度的劇烈變化。進行整定時先進行P調節，使I和D作用無效，觀察溫度變化曲線，若變化曲線多次出現波形則應該放大比例（P）參數，若變化曲線非常平緩，則應該縮小比例（P）參數。比例（P）參數設定好後，設定積分（I）參數，積分（I）正好與P參數相反，曲線平緩則需要放大積分（I），出現多次波形則需要縮小積分（I）。比例（P）和積分（I）都設定好以後設定微分（D）參數，微分（D）參數與比例（P）參數的設定方法是一樣的。

⑤ PID控制原理

當今的自動控制技術都是基於反饋的概念。反饋理論的要素包括三個部分： 測量、比較和執行。測量關心的變數，與期望值相比較，用這個誤差糾正調節控制系統的響應。
這個理論和應用自動控制的關鍵是，做出正確的測量和比較後，如何才能更好地糾正系統。

PID（比例-積分-微分）控制器作為最早實用化的控制器已有50多年歷史，現在仍然是應用最廣泛的工業控制器。PID控制器簡單易懂，使用中不需精確的系統模型等先決條件，因而成為應用最為廣泛的控制器。

PID控制器由比例單元（P）、積分單元（I）和微分單元（D）組成。

比例（P）調節作用：是按比例反應系統的偏差，系統一旦出現了偏差，比例調節立即產生調節作用用以減少 偏差。比例作用大，可以加快調節，減少誤差，但是過大的比例，使系統的穩定性下降，甚至造成系統的 不穩定。

積分（I）調節作用：是使系統消除穩態誤差，提高無差度。因為有誤差，積分調節就進行，直至無差，積分調節停止，積分調節輸出一常值。積分作用的強弱取決與積分時間常數Ti，Ti越小，積分作用就越強。反之Ti大則積分作用弱，加入積分調節可使系統穩定性下降，動態響應變慢。積分作用常與另兩種調節規律結合，組成PI調節器或PID調節器。

微分（D）調節作用：微分作用反映系統偏差信號的變化率，具有預見性，能預見偏差變化的趨勢，因此能產生超前的控製作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調節作用消除。因此，可以改善系統的動態性能。在微分時間選擇合適情況下，可以減少超調，減少調節時間。微分作用對雜訊干擾有放大作用，因此過強的加微分調節，對系統抗干擾不利。此外，微分反應的是變化率，而當輸入沒有變化時，微分作用輸出為零。微分作用不能單獨使用，需要與另外兩種調節規律相結合，組成PD或PID控制器。

其輸入e (t)與輸出u (t)的關系為：後補

，使用中只需設定三個參數（Kp， Ki和Kd）即可。在很多情況下，並不一定需要全部三個單元，可以取其中的一到兩個單元，但比例控制單元是必不可少的。

首先，PID應用范圍廣。雖然很多工業過程是非線性或時變的，但通過對其簡化可以變成基本線性和動態特性不隨時間變化的系統，這樣PID就可控制了。

其次，PID參數較易整定。也就是，PID參數Kp，Ki和Kd可以根據過程的動態特性及時整定。如果過程的動態特性變化，例如可能由負載的變化引起系統動態特性變化，PID參數就可以重新整定。

第三，PID控制器在實踐中也不斷的得到改進，下面兩個改進的例子。

在工廠，總是能看到許多迴路都處於手動狀態，原因是很難讓過程在「自動」模式下平穩工作。由於這些不足，採用PID的工業控制系統總是受產品質量、安全、產量和能源浪費等問題的困擾。PID參數自整定就是為了處理PID參數整定這個問題而產生的。現在，自動整定或自身整定的PID控制器已是商業單迴路控制器和分散控制系統的一個標准。

在一些情況下針對特定的系統設計的PID控制器控製得很好，但它們仍存在一些問題需要解決：

如果自整定要以模型為基礎，為了PID參數的重新整定在線尋找和保持好過程模型是較難的。閉環工作時，要求在過程中插入一個測試信號。這個方法會引起擾動，所以基於模型的PID參數自整定在工業應用不是太好。

如果自整定是基於控制律的，經常難以把由負載干擾引起的影響和過程動態特性變化引起的影響區分開來，因此受到干擾的影響控制器會產生超調，產生一個不必要的自適應轉換。另外，由於基於控制律的系統沒有成熟的穩定性分析方法，參數整定可靠與否存在很多問題。

因此，許多自身整定參數的PID控制器經常工作在自動整定模式而不是連續的自身整定模式。自動整定通常是指根據開環狀態確定的簡單過程模型自動計算PID參數。

但仍不可否認PID也有其固有的缺點：

PID在控制非線性、時變、耦合及參數和結構不確定的復雜過程時，工作地不是太好。最重要的是，如果PID控制器不能控制復雜過程，無論怎麼調參數都沒用。雖然有這些缺點，PID控制器是最簡單的有時卻是最好的控制器。

⑥ 什麼是「PID演算法」

「PID演算法」在過程式控制制中，按偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）進行控制的PID控制器（亦稱PID調節器）是應用最為廣泛的一種自動控制器。

它具有原理簡單，易於實現，適用面廣，控制參數相互獨立，參數的選定比較簡單等優點；而且在理論上可以證明，對於過程式控制制的典型對象──「一階滯後+純滯後」與「二階滯後+純滯後」的控制對象，PID控制器是一種最優控制。

PID調節規律是連續系統動態品質校正的一種有效方法，它的參數整定方式簡便，結構改變靈活（PI、PD、…）。

控制點包含三種比較簡單的PID控制演算法，分別是：增量式演算法，位置式演算法，微分先行。 這三種PID演算法雖然簡單，但各有特點，基本上能滿足一般控制的大多數要求。

PID增量式演算法

離散化公式：

△u(k)= u(k)- u(k-1)

△u(k)=Kp[e(k)-e(k-1)]+Kie(k)+Kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]

進一步可以改寫成

△u(k)=Ae(k)-Be(k-1)+Ce(k-2)。