pid控制原理及编程方法

一、pid控制原理及编程方法

1、PID控制原理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。pid的拆解就是：比例P控制（proportion）、积分I控制（integral）、微分D控制（differential）。

2、比例P控制：控制器的输出与输入误差成比例关系，系统输出存在稳态误差。积分I控制：控制器的输出与输入误差的积分成正比关系，积分项会随着时间的增加而加大，会推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零；所以比例+积分（PI）控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。微分D控制：控制器的输出与输入误差的微分成正比关系。比例项的作用仅是放大误差的幅值，而需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，比例+微分（PD）控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。

3、 PID控制器的参数整定方法有两类。其中一种是理论计算整定法，依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。另一种是工程整定方法，依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，方法简单、易于掌握。

二、pid什么意思

1、是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差，但是过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。

2、是使系统消除稳态误差，提高无差度。因为有误差，积分调节就进行，直至无差，积分调节停止，积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti，Ti越小，积分作用就越强。

3、反之Ti大则积分作用弱，加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合，组成PI调节器或PID调节器。

4、微分作用反映系统偏差信号的变化率，具有预见性，能预见偏差变化的趋势，因此能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。

5、微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强的加微分调节，对系统抗干扰不利。此外，微分反应的是变化率，而当输入没有变化时，微分作用输出为零。微分作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合，组成PD或PID控制器。

6、PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：

7、它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。

8、它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。

9、其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。

10、但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行。

11、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。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后（delay）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。

12、这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势。

13、这样，具有比例+微分的控制器，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。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分（PD）控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。

14、不同的控制系统，其传感器、变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。

15、PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器（intelligent regulator），其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。

16、有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器（PLC），还有可实现PID控制的PC系统等等。

17、可编程控制器（PLC）是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器（PLC）可以直接与ControlNet相连，如Rockwell的 PLC-5等。还有可以实现PID控制功能的控制器，如Rockwell的Logix产品系列，它可以直接与ControlNet相连，利用网络来实现其远程控制功能。

18、参考资料：百度百科——PID调节器

三、plc如何自己编写pid功能

编写PLC PID功能的基本步骤如下：

1.确定PID算法的具体实现方式，包括比例系数、积分时间和微分时间等参数。

2.读取输入信号，例如温度、压力等变量，并将其传入PID算法中。

3.计算PID算法的输出值，并将其传递给输出模块。

4.将输出信号转换为控制信号，例如调节阀门、电机速度等。

5.进行调试和优化，以确保PID控制系统的稳定性和响应速度。

在编写PLC PID功能时，需要熟悉PLC编程语言和PID算法的基本原理。

此外，还需要了解PLC的输入输出模块，以便将输入信号转换为数字信号，并将输出信号转换为控制信号。最后，需要对PID控制系统进行系统测试和优化，以确保其能够在实际应用中正常运行。