PID控制的原理是什么？

Question

如题所述

Answer 1

pid是一种经典的控制算法，实现起来容易，成熟。
比例（P）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（I）控制
在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。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”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。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，直到等于零。因此，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
在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。
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，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。

Answer 2

任何闭环系统的原理都是利用偏差，消除偏差，PID也不例外，在典型PID系统中，P、I、D是并联的，P直接使偏差乘以一个比例因子输出，当误差为0时，P输出也变为0，所以P属有差调节。I是将偏差积分，也就是说偏差大的时候，I的输出增量就大，误差为0时，I输出就保持不变，I属无差调节。D是将偏差微分，也就是求出其变化率，在实际应用中相当于阻尼。

Answer 3

简单来说，P是对系统进行比例调节（自己要用Matlab做实验），I是积分环节是调节系统的稳定性的，使其尽量小振荡或者不振荡。D是微分环节，是可以提高系统的响应输出时间。

Answer 4