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]。可以透過調整這三個單元的增益,和來調定其特性。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)分別對應目前誤差、過去累計誤差及未來誤差。若是不知道受控系統的特性,一般認為PID控制器是最適用的控制器[2]。藉由調整PID控制器的三個參數,可以調整控制系統,設法滿足設計需求。控制器的響應可以用控制器對誤差的反應快慢、控制器過衝的程度及系統震盪的程度來表示。不過使用PID控制器不一定保證可達到系統的最佳控制,也不保證系統穩定性。
有些應用只需要PID控制器的部份單元,可以將不需要單元的參數設為零即可。因此PID控制器可以變成PI控制器、PD控制器、P控制器或I控制器。其中又以PI控制器比較常用,因為D控制器對回授雜訊十分敏感,而若沒有I控制器的話,系統不會回到參考值,會存在一個誤差量。