PID图形讲解(补充)

论PID调节器比例（P），积分（I），微分（D）的影响.本文用MATLAB/SIMULINK仿真，详细讲述了P,I,D单独变化时，对系统动态响应和稳态精度的影响。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。0(){()/(())/(()/)}tutKpetTTiedTdTdetdt比例控制：比例控制是一种最简单的控制方式，其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时，系统输出存在稳态误差。积分控制：对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项的误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项误差会增大。这样即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大，使稳态误差进一步减小，直至等于零。因此，PI控制器可以使系统在进入稳态后无稳态误差。微分控制：自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳，原因是由于存在有较大惯性组件或有滞后组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化，解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这也就是说，微分项能够预测误差变化的趋势，这样PD调节器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对于有较大惯性环节或滞后的被控对象，PD控制器能改善系统在调节过程中的动态响应。等幅（临界）振荡：Kp=48；T=2.5s；PID:Kp=0.013;Td=0.35;1/Ti=0.813;T=2.5;PID:Kp=0.1;Td=0.35;1/Ti=0.813;T=2.5;PID:Kp=0.013;Td=0.35;1/Ti=0.01;T=2.5;（系统积分时间常数越大，系统振荡小，动态响应时间小）PID:Kp=0.013;Td=0.35;1/Ti=1.15;T=2.5;（积分时间常数越小，积分作用强，系统不稳定）PID:Kp=0.013;Td=1000;1/Ti=0.813;T=2.5;（微分时间常数的作用效果不明显，Td=1000时，超调量减小一点，对动态响应时间影响不大）Td的影响是：Td增大时，超调量减小，动态性能得到改善。PID:Kp=0.013;Td=3000;1/Ti=0.813;T=2.5;（继续加大微分时间常数，Td=3000，Td过大时，引起过大的超调，系统不稳）一般Td值不用设置，取0构成PI调节器，假如要设置和确定比例KP一样，调大Td出现振荡时，确定Td为当前值的30%。实际上，PID参数整定的方法并不是唯一的，事实上P，I，D参数三部分作用会相互影响。