目前工業(yè)自動(dòng)化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志。同時(shí)，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個(gè)階段。

一個(gè)控制系統(tǒng)包括傳感器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。目前PID控制器的產(chǎn)品已經(jīng)很多，有利用PID控制實(shí)現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制器，在工程實(shí)際中得到了廣泛應(yīng)用，各大公司均開發(fā)了具有PID參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器，其中PID控制器參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來實(shí)現(xiàn)。

自動(dòng)控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。

• 開環(huán)控制系統(tǒng)是指被控對(duì)象的輸出（被控制量）對(duì)控制器的輸出沒有影響。
• 閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是系統(tǒng)被控對(duì)象的輸出（被控制量）會(huì)反送回來影響控制器的輸出，形成一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)。

閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負(fù)反饋。若反饋信號(hào)與系統(tǒng)給定值信號(hào)相反，稱為負(fù)反饋；若相同，則稱為正反饋。一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負(fù)反饋。

控制系統(tǒng)的性能可以用穩(wěn)、準(zhǔn)、快三個(gè)字來描述。

• 穩(wěn)：指系統(tǒng)的穩(wěn)定性，從階躍響應(yīng)上看應(yīng)該是收斂的；
• 準(zhǔn)：指系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、控制精度，通常用穩(wěn)態(tài)誤差來描述，即系統(tǒng)輸出穩(wěn)態(tài)值和期望值之差；
• 快：指系統(tǒng)響應(yīng)的快速性，通常用上升時(shí)間來描述。

在工程實(shí)際中，應(yīng)用最廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱PID控制。PID控制以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。

當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確數(shù)學(xué)模型，控制理論的其他技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。

P-比例控制

比例控制是最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即就發(fā)生作用，調(diào)節(jié)控制輸出，使被控量朝著減小偏差的方向變化，偏差減小的速度取決于比例系數(shù)Kp。Kp越大偏差減小的越快，但是容易引起振蕩，尤其在遲滯環(huán)節(jié)比較大的情況下。通常單純的比例控制存在穩(wěn)態(tài)誤差不能消除的缺點(diǎn)，需要配合使用積分控制。

D-微分控制

在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差變化率）成比例關(guān)系。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至發(fā)散，其原因在于存在較大慣性組件或滯后組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決辦法是抑制誤差的作用變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。

I-積分控制

在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成比例關(guān)系。為消除一個(gè)控制系統(tǒng)中的穩(wěn)態(tài)誤差，必須引入積分控制。積分項(xiàng)對(duì)誤差的消除取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大，這樣即使誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到為零。

PID參數(shù)試湊口訣

參數(shù)整定找最佳， 從小到大順序查。

先是比例后積分， 最后再把微分加。

曲線振蕩很頻繁， 比例度盤要放大。

曲線漂浮繞大彎， 比例度盤往小扳。

曲線偏離回復(fù)慢， 積分時(shí)間往下降。

曲線波動(dòng)周期長(zhǎng)， 積分時(shí)間再加長(zhǎng)。

曲線振蕩頻率快， 先把微分降下來。

動(dòng)差大來波動(dòng)慢， 微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng)。

理想曲線兩個(gè)波， 前高后低四比一。

一看二調(diào)多分析， 調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低。