PID控制是工业控制系统中应用最为广泛的一种控制算法,从上世纪20年初产生至今已经有近百年的应用历史。当今时代,科技领域日新月异,互联网、大数据、云技术、脑机接口、人形机器人、AI技术等新科学、新技术层出不穷,那么已经在控制领域“盘踞”了近百年的PID控制算法是否还有立足之处,是不是已经过时了?在回答这个问题之前,要先了解下PID到底是一种什么控制算法。
先简单介绍下PID。
PID控制是一种基于比例、微分、积分的控制算法,它通过计算偏差值或者误差值(也就是期望值与实际输出值之间的差值)的比例、积分、微分,来调整控制输入,以减小误差,从而使整个系统的输出值尽可能的接近期望值。
PID控制说复杂也很复杂,如果搞数学计算,公式推理,特别复杂,不是我们讨论的话题。PID控制说简单也很简单,讲它的实际应用,核心就是比例、积分、微分这三个关键环节。搞清比例、积分、微分这三个概念和关系,PID基本就懂了。
到底什么是P、I、D?P就是比例,I就是积分,D就是微分,英文首字母。
比例(P)控制,能迅速反应误差,从而减小稳态误差。但是,比例控制不能消除稳态误差。比例放大系数的加大.会引起系统的不稳定。
积分(I)控制,只要系统有误差存在,积分控制就不断地积累,输出控制量,以消除误差。因而,只要有足够的时间,积分控制将能完全消除误差,使系统误差为零,从而消除稳态误差。积分作用太强会使系统超调加大,甚至使系统出现振荡。
微分(D)控制,可以减小超调量,克服振荡,使系统的稳定性提高,同时加快系统的动态响应速度.减小调整时间,从而改善系统的动态性能。