PID通俗理解

Posted 2020-08-30

PID:即比例积分微分反馈调节。

学习PID总是有各种各样的问题。后来看了各种书，网上请教了不少人，还是一头雾水，知道这个东西，但是它是怎么工作的呢？比例积分微分是怎么配合的呢？

我们假如有一杯水，水里加一个加热器，我们可以控制加热器的电流来保持水温恒定，如果水温没有任何加热条件下为30度，现在我在水里加一加热器，那么我要保持35度，加热器就要供电。如果用比例控制的话，刚开始温度相差最大，加热器电流最大，到最后温度相差减小，加热器电流就会减小，但是不会加热到35度，这样就会一直存在误差，因为有误差电流才会不是0,加热器与环境作用才会平衡，如果没有误差，那加热器停止供电，在环境作用下，温度就会降下去，加热器会继续加热又会产生误差，这与实际情况不符。相应的温度误差就是稳态误差，在这个误差下，发热与散热达到平衡，但是温度却永远达不到我要求的35度，如果没有那些环境影响的话，我加热到35度，温度会自已保持住，但是那种条件是不存在的。

那么加上积分后又是什么情况呢？有误差的时候，加热器就会加热，直到误差为零，这时候温度达到了35度，但是积分项这时候是不为零的。因为我要靠这部分积分来给加热器输出，以保证加热与散热达到平衡呢！要不不是又会产生误差了吗?

这就是为什么在比例控制下有误差，但是比例积分控制下没有误差的原因。当然刚才说的是外部条件，影响因素还有可能是内部条件。

那么微分又是怎么理解呢？刚开始加热电流大，误差相应减小的更快速，那么误差的微分就是负数，且会越来越小。那么我要将误差加上一个负数就是使比例作用减缓了。这样就相当于是我在温度还没变化或是刚要变化时就给限定了一下，防止我电流加的太大而使系统振荡、不稳定。

这里要说的是在三个调节中，比例作用是作用最大的，积分会使振荡增加但会消除稳态误差，微分可以减小系统振荡次数，积分与微分都是在比例的作用上来进行调整 的。

PID也是一知半解，以上纯属个人理解，肯定有不足，希望能有人指教一下。