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PID是電子技術(shù)學習中的一個難點，大多數(shù)初學者都摸不著頭腦，但是他又非常重要，用途是在太廣泛了，今天51黑就以通俗的比如來給大家講解其原理 。
轉(zhuǎn)載一個通俗易懂的小故事：
小云接到這樣一個任務：一個水缸有點漏水(而且漏水的速度還不是固定不變的)，要求水面高度維持在某個位置，一旦發(fā)現(xiàn)水面高度低于要求位置，就要往水缸里加水。
小云接到任務后就一直守在水缸旁邊，時間長就覺得無聊，就跑到房里看小說了，開始每30分鐘來檢查一次水面高度。結(jié)果水漏得太快，每次小云來檢查時，水都快漏完了，離要求的高度相差很遠，后來小云改為每3分鐘來檢查一次，結(jié)果每次來水都沒怎么漏，不需要加水，來得太頻繁做的是無用功。幾次試驗后，他確定每 10分鐘來檢查一次。這個檢查時間就稱為采樣周期。
開始小云用勺子加水，水龍頭離水缸有十幾米遠的距離，經(jīng)常要跑好幾趟才加夠水，于是小云又改為用桶加，一加就是一桶，跑的次數(shù)少了，加水的速度也快了，但好幾次將缸給加溢出了，小云又動腦筋，我不用瓢也不用桶，最后選擇可用盆，幾次下來，發(fā)現(xiàn)剛剛好，不用跑太多次，也不會讓水溢出。這個加水工具的大小就稱為比例系數(shù)。
小云又發(fā)現(xiàn)水雖然不會加過量溢出了，有時會高過要求位置比較多，還是有溢出的可能。于是他又想了個辦法，在水缸上裝一個漏斗，每次加水不直接倒進水缸，而是倒進漏斗讓它慢慢加。這樣溢出的問題解決了，但加水的速度又慢了，有時還趕不上漏水的速度。于是他試著變換不同大小口徑的漏斗來控制加水的速度，最終找到了滿意的漏斗。漏斗的時間就稱為積分時間。
小云終于喘了一口，但任務的要求突然嚴了，水位控制的及時性要求大大提高，一旦水位過低，必須立即將水加到要求位置，而且不能高出太多，否則不給工錢。小云又為難了！于是他又開動腦筋，終于讓它想到一個辦法，常放一盆備用水在旁邊，一發(fā)現(xiàn)水位低了，不經(jīng)過漏斗就是一盆水下去，這樣及時性是保證了，但水位有時會高很多。他又在要求水面位置上面一點將水缸鑿一孔，再接一根管子到下面的備用桶里，這樣多出的水會從上面的孔里漏出來。這個水漏出的快慢就稱為微分時間。
好了，故事講完了，你明白PID了嗎？
什么是PID—一種通俗易懂的講解控制模型：你控制一個人讓他以PID控制的方式走110步后停下。
（1）P比例控制，就是讓他走110步，他按照一定的步伐走到一百零幾步（如108步）或100多步（如112步）就停了。
說明：
P比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-state error）。
（2）PI積分控制，就是他按照一定的步伐走到112步然后回頭接著走，走到108步位置時，然后又回頭向110步位置走。在110步位置處來回晃幾次，最后停在110步的位置。
說明：
在積分I控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（System with Steady-state Error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。因此，比例+積分（PI）控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。
（3）PD微分控制，就是他按照一定的步伐走到一百零幾步后，再慢慢地向110步的位置靠近，如果最后能精確停在110步的位置，就是無靜差控制；如果停在110步附近（如109步或111步位置），就是有靜差控制。
說明：
在微分控制D中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關系。
自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)，其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后（delay）組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例P”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預測誤差變化的趨勢。這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例P+微分D（PD）控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。
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