本帖最后由 wnagchaobq 于 2010-9-14 00:11 编辑
大学时专业自动化，其实关于PID的算法在《自动控制原理》上介绍的比较少，只是简单说明加入PID之后如何改变系统的极点，从而改变系统的稳定性。
早期的PID主要用于化工自动化的控制，在石化等控制系统上应用比较多，好多同学对比例，积分，微分的参数如何整定不理解，这里推荐一本书《过程控制系统及工程》，翁维勤，化学工业出版社。主要看31-35页，看上十几遍或许会有点感悟。我看了很多遍现在还是不是很明白，哎，太笨了……
在这里提一下，学习自动化的朋友或许知道以前网上流传一篇科普**《自动化的故事》，作者一定是个高人，对控制系统的理解太深厚了，里边有关于PID的白话描述，很是容易理解，如果找不到的话，我可以发给大家……
不废话了，结合自己毕业设计时候的图片，从控制系统角度给大家分享一下，还有好多不明白的地方，希望能跟打击一起讨论。
这里用一个工业中最简单常用的单回路控制系统来说明：如下图
本控制系统选用上水箱液位作为被控量，电动调节阀作为操纵变量，LC为液位变送器，测得的液位与设定的液位值相比较，然后经过PID算法控制电动调节阀的开度，从而控制水箱的液位。
下图为单回路控制系统的方块图：
这样看着就比较直观了。
先不着急分析，先给大家上另外一幅图：
在单位阶跃作用下，P、PI、PID调节系统的阶跃响应分别如图中的曲线①、②、③所示。
对照图再来给分析：
1.图中ess表示最终的偏差值
2.曲线1： 系统只加入P时的阶跃响应，最后稳定时，有一定的余差存在。
3.曲线2： 系统加入PI时的阶跃响应，与曲线1对比，系统在经过一段振荡之后逐渐衰减，最后趋于设定值。（自控原理所有的系统不管经过如何的根轨迹，频域，状态空间分析，最终目的都是希望系统是衰减的，而且是趋于设定值的）这里如果I值加的过大，图中振荡的尖峰值就会过大，这就是所谓的超调，再与P一起作用就会引起振荡（这种情况可能大家就比较熟悉了）。
4.曲线3： 系统加入PID后的阶跃响应，我们这里与曲线2进行对比：会发现a: 系统的上升时间变快了 b: 振荡的尖峰值变小了。 这就是微分的作用，它可以加快系统的响应时间，所以在控制对象为温度这种滞后量比较大的对象时，加入D可以加快系统响应速度。另一个作用：微分可以减少系统的超调量， 但是，并不是所有单回路控制系统在加入微分作用后都能改善系统品质，对于容量滞后不大，微分作用的效果并不明显，而对噪声敏感的流量系统，加入微分作用后，反而使流量品质变坏。
1. 当调节器中只有P=36%，I=0,D= 0时 水箱液位的阶跃响应如下图所示
（其中1、2、3号曲线分别表示调节器输出曲线、设定值曲线和系统响应曲线）。
2.当调节器中有PI（P=30%、TI=0.2ms, D=0 ）时，上水箱液位的阶跃响应如下图所示（其中1、2、3号曲线分别表示调节器输出曲线、设定值曲线和系统响应曲线）。
3.当调节器中有PID（P=36%、TI=1m、TD=10s）时，上水箱液位的阶跃响应如下图所示（其中1、2、3号曲线分别表示调节器输出曲线、设定值曲线和系统响应曲线）。
结论：
当P加的过大时，会使系统系统发生振荡，从而影响系统的动态性能；
I的加入使系统的余差明显减小；
D的加入使系统的超调减小，但响应时间变化不大，所以实际阶跃响应图与理论上还是存在一定差别。
最后说明一点：
1.附图是我以前做毕业设计时在浙大中控DCS的组态软件上的曲线图，如果看不清楚的话，我可以上完整图。
2.一般在PLC或DCS上的PID的参数（P=?% I= ??分 D= ??秒）设定都是括号里所示，但是一般我们在用C编程的时候这个参数值怎么对应，单位如何转化，一直是我郁闷的问题，那个高手知道指点一下……
以上只是我的一点见解，如果有错误的地方请大家指正，PS:俺也是菜鸟……
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