PID控制器
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PID控制器(比例-积分-微分控制器),由比例单元(Proportional)、积分单元(Integral)和微分单元(Derivative)组成[1]。可以透过调整这三个单元的增益,和来调定其特性。PID控制器主要适用于基本上线性,且动态特性不随时间变化的系统。
PID控制器是一个在工业控制应用中常见的回授回路部件。这个控制器把收集到的数据和一个参考值进行比较,然后把这个差别用于计算新的输入值,这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。PID控制器可以根据历史数据和差别的出现率来调整输入值,使系统更加准确而稳定。
PID控制器的比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)分别对应目前误差、过去累计误差及未来误差。若是不知道受控系统的特性,一般认为PID控制器是最适用的控制器[2]。借由调整PID控制器的三个参数,可以调整控制系统,设法满足设计需求。控制器的响应可以用控制器对误差的反应快慢、控制器过冲的程度及系统震荡的程度来表示。不过使用PID控制器不一定保证可达到系统的最佳控制,也不保证系统稳定性。
有些应用只需要PID控制器的部分单元,可以将不需要单元的参数设为零即可。因此PID控制器可以变成PI控制器、PD控制器、P控制器或I控制器。其中又以PI控制器比较常用,因为D控制器对回授噪声十分敏感,而若没有I控制器的话,系统不会回到参考值,会存在一个误差量。