PID調節

PID調節(PID regulating)經典控制理論中控制系統的一種基本調節方式，是具有比例、積分和微分作用的一種線性調節規律。PID調節的作用是將給定值r與被控變量的實際量測值y的偏差r-y的比例、積分和微分信號綜合成控制量來對被控過程進行控制.這一控制量的表達式為

其中Kp為比例係數，Ti為積分系數，Td為微分系數。加大比例係數Kp可以減小系統的靜差，但當Kp 過大時，會使系統的動態品質變壞，引起被控量振盪，甚至導致閉環系統不穩定。積分系數Ti大説明積分作用弱，反之則説明積分作用強，增大Ti，將減慢消除靜差的過程，但可以減小超調，提高穩定性。微分系數Td增大，則微分作用加強，有助於減少超調，克服振盪，使系統趨於穩定，加快系統的響應速度，減小調整時間，從而改善系統的動態性能。有眾多的模擬的或數字的PID調節器產品可供選用，用户只要根據實際應用 ^[1]  環境合理地選擇KP、Ti、Td三個係數。

PID是比例，積分，微分的縮寫。

比例調節作用：是按比例反應系統的偏差，系統一旦出現了偏差，比例調節立即產生調節作用用以減少偏差。比例作用大，可以加快調節，減少誤差，但是過大的比例，使系統的穩定性下降，甚至造成系統的不穩定。

積分調節作用：是使系統消除穩態誤差，提高無差度。因為有誤差，積分調節就進行，直至無差，積分調節停止，積分調節輸出一常值。積分作用的強弱取決與積分時間常數Ti，Ti越小，積分作用就越強。反之Ti大則積分作用弱，加入積分調節可使系統穩定性下降，動態響應變慢。積分作用常與另兩種調節規律結合，組成PI調節器或PID調節器。

微分調節作用：微分作用反映系統偏差信號的變化率，具有預見性，能預見偏差變化的趨勢，因此能產生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調節作用消除。因此，可以改善系統的動態性能。在微分時間選擇合適情況下，可以減少超調，減少調節時間。微分作用對噪聲干擾有放大作用，因此過強的加微分調節，對系統抗干擾不利。此外，微分反應的是變化率，而當輸入沒有變化時，微分作用輸出為 零。微分作用不能單獨使用，需要與另外兩種調節規律相結合，組成PD或PID控制器。