PID控製原理及控製框圖說明

PID是一種控製算法，它的中文名稱是比例積分微分控製。
這種控製的基本思路是根據偏差的大小運用比例、積分、微分計算出一個控製量，將這個控製量輸入被控製的係統，係統接收到該輸入量後會輸出一個相應的輸出量，PID控製器再檢測該輸出量，並再計算偏差，然後再循環以上過程，以下就是控製框圖。這裏P,I,D並不是都要加上去的，有時隻用P或者隻用PI。

上麵的描述對初學者可能比較不好理解，下麵用一個例子在結合上麵的控製框圖做一下說明，可能會對理解有幫助。
這個例子的場景是: 你在用煤氣灶燒一壺水，但是讓人蛋疼的不是讓你把水燒開，而是要你把水加熱到50度，並一直保持在50度。這個場景中給你配了溫度計，你能看到水溫是多少度。你可以控製的隻有煤氣灶的閥門開度，從而控製火的大小，並且每隔一定的時間——如一分鍾——調一次閥門開度。
結合上麵的控製框圖，把水溫控製在50度，即框圖中的設定值Set point value就是50度；通過溫度計測到的水溫就是被控係統的輸出，即圖中的y(t)；Set point value-y(t)就是偏差e(t)；你的大腦現在就是PID控製器；你調節的煤氣灶閥門開度就是被控係統的輸入量，即u(t)；調節閥門開度的間隔為控製器的采樣時間；
比例控製作用
剛開始是你發現水溫接近0度，這時我想你會把閥門開到最大，以便快速的升溫，當水溫慢慢接近50度，閥門的開度也響應的慢慢關小，當水溫達到50度或以上時就把火關了。當火關了後水溫可能就很快又降下來，然後你又打開煤氣灶，如此反複操作，水溫在50度上下波動。如果操作的間隔過大，溫度的波動就哎，好累啊，這就是比例控製的作用。
微分控製作用
上麵的控製法中，你發現雖然水溫可以控製在50度附近，但是溫度在50度上下波動。為了不讓溫度超過50度太多，即不要超調太多，你可能會考慮關注水溫的上升斜率，如果升溫上升的太快，你可能會相應的調小閥門開度，讓火稍小一點，這樣處理的結果可能是水溫超過50度不是很多，但相應的水溫上升時間變長了。這個就是微分控製的作用。
積分控製作用
有時有通過以上兩種控製後可能會出現水溫已經穩定了，但精度不是很高，比如穩定在49度或者52度。積分控製的作用是提高控製，積分控製的輸出與偏差的累積和有關，當水溫穩定為50後偏差為零時，積分控製的輸出是一個常數，而比例控製和微分控製的輸出為零。