【PID专题】PID调整的意义和原则

PID全称比例（proportion）-积分（integral）-微分（derivative）控制器，是自动控制系统设计中最经典应用最广泛的一种控制器，实际上是一种算法。
　　任何闭环的控制系统都有它固有的特性，可以有很多种数学形式来描述它，如微分方程、传递函数、状态空间方程等。但这样的系统如果不做任何的系统改造很难达到最佳的控制效果，比如快速性稳定性准确性等。为了达到最佳的控制效果，我们在闭环系统的中间加入PID控制器，改造系统的结构特性，并且调整PID参数来实现（虽然算法有很多种，但最经典的还是PID）。
　　 PID算法本身就有很多种结构，但归根到底离不了P、I、D三个参数。我们在这里不讨论具体的算法怎么实现、怎么编写，我们只想以最通俗的说法让大家知道按照什么样的原则去调整这三个参数达到最佳控制效果。　　任何闭环控制系统的首要任务是要稳（稳定）、快（快速）、准（准确）的响应命令。PID调整的主要工作就是如何实现这一任务。以下是个人对PID调整的一点经验和想法。
　　增大比例系数P将加快系统的响应，它的作用于输出值较快，但不能很好稳定在一个理想的数值，不良的结果是虽较能有效的克服扰动的影响，但有余差出现，过大的比例系数会使系统有比较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏。积分能在比例的基础上消除余差，它能对稳定后有累积误差的系统进行误差修整，减小稳态误差。微分具有超前作用，对于具有容量滞后的控制通道，引入微分参与控制，在微分项设置得当的情况下，对于提高系统的动态性能指标，有着显著效果，它可以使系统超调量减小，稳定性增加，动态误差减小。综上所述，P---比例控制系统的响应快速性，快速作用于输出，好比'现在'（现在就起作用，快），I---积分控制系统的准确性，消除过去的累积误差，好比'过去'（清除过去积怨，回到准确轨道），D---微分控制系统的稳定性，具有超前控制作用，好比'未来'（放眼未来，未雨绸缪，稳定才能发展）。当然这个结论也不可一概而论，只是想让初学者更加快速的理解PID的作用。
　　在调整的时候，你所要做的任务就是在系统结构允许的情况下，在这三个参数之间权衡调整，达到最佳控制效果，实现稳快准的控制特点。