【正文】 t work when the process is starting up from noload. This section describes some traditional manual methods for loop tuning. There are several methods for tuning a PID loop. The most effective methods generally involve the development of some form of process model, then choosing P, I, and D based on the dynamic model parameters. Manual tuning methods can be relatively inefficient. The choice of method will depend largely on whether or not the loop can be taken offline for tuning, and the response time of the system. If the system can be taken offline, the best tuning method often involves subjecting the system to a step change in input, measuring the output as a function of time, and using this response to determine the control parameters. Choosing a Tuning Method MethodAdvantagesDisadvantages Manual TuningNo math required. Online experienced personnel. Ziegler–NicholsProven Method. Online upset, some trialanderror, very aggressive tuning. Software ToolsConsistent tuning. Online or offline method. May include valve and sensor analysis. Allow simulation before cost and training involved. CohenCoonGood process math. Offline method. Only good for firstorder processes. Manual tuning If the system must remain online, one tuning method is to first set the I and D values to zero. Increase the P until the output of the loop oscillates, then the P should be left set to be approximately half of that value for a quarter amplitude decay type response. Then increase D until any offset is correct in sufficient time for the process. However, too much D will cause instability. Finally, increase I, if required, until the loop is acceptably quick to reach its reference after a load disturbance. However, too much I will cause excessive response and overshoot. A fast PID loop tuning usually overshoots slightly to reach the setpoint more quickly。軟件實現(xiàn)有優(yōu)勢，即他們相對便宜，并且關(guān)于 PID 算法的實施是靈活的。電子 模擬 控制器可以一固態(tài)或者成管狀 放大器 構(gòu)成，例如一個 電容器 和一個 電感 。數(shù)學(xué)上可以證明，通過使用串聯(lián)的 PID 控制器，控制器的工作頻率被增加，目標(biāo)的時間常數(shù)被降低。 這被稱作串聯(lián) PID 控制。 不過，低通濾波器和微分控制能互相消除，那么以檢測儀表方法降低噪音是更好的選擇。 更進一步的實際應(yīng)用問題起因于連接控制器的檢測儀表。同時工作時，結(jié)合的開環(huán)前饋控制器和封閉環(huán) PID控制器能提供一個更敏感、可靠的控制系統(tǒng)。因為前饋生產(chǎn)沒被過程反饋影響，它永遠不能引起控制系統(tǒng)擺動，且有助于改進系統(tǒng)的穩(wěn)定性?？刂葡到y(tǒng)可以通過結(jié)合 PID控制器與前饋控制來進行改進。 當(dāng) PID控制器適用于很多控制問題時，它在一些應(yīng)用過 程中不好使用。如果變化緩慢，修改控制器使其輸出穩(wěn)定是可以的。 許多 PID循環(huán)控制一個機械設(shè)備（如一個閥門）。這可以被處理通過： 初始化控制器對期望值不可缺少。一些數(shù)字環(huán)控制器提供非常小的特征值變化，被送入系統(tǒng)自動控制過程，使控制器本身實現(xiàn)最佳控制。一些軟件包甚至能根據(jù)參考值的變化規(guī)律來開發(fā)數(shù)據(jù)庫。 P值增加直至達到 Kc值，此時閉環(huán)輸出值穩(wěn)定。 Ziegler– Nichols 方法 另一種調(diào)節(jié)方式方法正式被稱為 Ziegler– Nichols 方法 ，由 約翰 不過， D 值太大將引起不穩(wěn)定。如果系統(tǒng)可被離線工作，最好的協(xié)調(diào)方法經(jīng)常與輸入的階躍變化系統(tǒng)有關(guān)，輸出值的測量作為一個時間函數(shù)，并用來確定控制參數(shù)。 PID 環(huán)的調(diào)節(jié)有幾種方法。其它過程必須在達到新設(shè)定值過程前把用掉的能量減到最小。 如果 PID 控制器參數(shù)選擇的不正確，控制過程輸入可能是不穩(wěn)定的，即：它的輸出有分歧，有或沒有動搖，并且只通過飽和或者機械破損是有限的。 Ki:積分， Ki 越大時，穩(wěn)態(tài)偏差會更迅速地被消除。因此，微分控制用來降低由積分部分產(chǎn)生的因素并改進控制器過程控制的穩(wěn)定度。想了解更多的關(guān)于積分和控制器 穩(wěn)定度的知識，請參見關(guān)于環(huán)路調(diào)諧的部分。根據(jù)即時的超時的錯誤改正，進行積累補償。響應(yīng)地，一個 小的調(diào)整產(chǎn)生于一小的輸出變化，而如果比例增益太低，當(dāng)對系統(tǒng)振蕩作出反映時，控制作用可能太小。比例度可以 通過恒定的 Kp增加來調(diào)整，稱為比例增益。關(guān)于其他形式 ，請看“其它的表達式和 PID形式”這部分。控制器在工業(yè)中被用來調(diào)節(jié)溫度，壓力，流速，化學(xué)組成，速度以及其它任何存在可測量的對象。 如果控制器在零偏差從穩(wěn)定開始，然后進一步的變化將導(dǎo)致其它一些影響過程的能測量、不能測量值的變化，并且作用于偏差值上。如果控制器反復(fù)進行大的變動并且反復(fù)越過給定值的改變，控制環(huán)將會不穩(wěn)定。首次估計即是 PID 控制器的比例度的確定。期望得到的溫度稱為給定值。人可以憑觸覺估測水 的溫度。 PI調(diào)節(jié)器很普遍，因為微分控制對測量噪音非常敏感。注意一點的是， PID算法不一定就是系統(tǒng)或系統(tǒng)穩(wěn)定性的最佳控制。比例控制是對當(dāng)前偏差的反應(yīng)，積分控制是基于新近錯誤總數(shù)的反應(yīng)，而微分控制則是基于錯誤變化率的反應(yīng)。 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）外文資料譯文 （ 2020 屆） 論文題目 基于 PID 算法的小型恒溫水浴鍋控制系統(tǒng)的設(shè)計 PID algorithm based on small constant temperature water bath pot control system design 學(xué)生姓名 學(xué)號 專業(yè) 班級 指導(dǎo)教師 任 職稱 杭州國際服務(wù)工程學(xué)院 （ 信息科學(xué)與工程學(xué)院 ）教學(xué)部 制 一、外文資料翻譯 （譯文不少于 2020 漢字） 1．所譯外文資 料： ①作者： K J ASTROM,T HAGGLUND ②書名（或論文題目）： PID Contorller ③出版社（或刊物名稱或可獲得地址）： Research Triangle Park,Notth Carolina:Instrument Society of America ④出版時間（或卷期號）： 1995:324325 2．譯成 中文： PID 控制器 比例積分微分控制器（ PID調(diào)節(jié)器）是一個控制環(huán)，廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)里的反饋機制。這三種控制的結(jié)合可用來調(diào)節(jié)過程系統(tǒng)，例如調(diào)節(jié)閥的位置，或者加熱系統(tǒng)的電源調(diào)節(jié)。 一些應(yīng)用可能只需要運用一到兩種方法來提供適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)控制。積分作用的缺乏可以防止系統(tǒng)根據(jù)控制目標(biāo)而達到它的目標(biāo)值?；诖怂麄冊O(shè)計一個控制行為：用冷水龍頭調(diào)整過程?？刂破鞯妮敵鰧ο蠛瓦^程的輸入對象稱為控制參數(shù)。當(dāng)它幾乎正確時， PID 控制器的積分作用就是起著逐漸調(diào)整溫度的作用。輸出值將在期望值或一常量周圍擺動，甚至破壞系統(tǒng)穩(wěn)定性。除主過程以外，其 他的對擾動有影響的過程可以用來抑制擾動或?qū)崿F(xiàn)對目標(biāo)值的改變。汽車游覽控制就是一個自動化的過程控制的例子。 PID控制是根據(jù)它的三個參數(shù)而命名的，三參數(shù)結(jié)合起來就形成控制參數(shù)。 比例度計算如下： Pout:比例度 Kp：比例系數(shù)，協(xié)調(diào)參數(shù)。 缺少擾動的情況下，純粹的比例控制不能完全解決問題，但是將保留從過程中獲得的具有比例增益的功能的穩(wěn)態(tài)偏差。積累的誤差通過積分調(diào)節(jié)后再作用于輸出。 過程偏差的變化率通過超時錯誤的斜率來計算（即它第一個關(guān)于調(diào)節(jié)的微分），并增加由微分時間常數(shù) Kd引起的變化的速率。但是，信號噪音對偏差值非常敏感，而且如果噪音和微分度足夠大的話，將使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。在達到穩(wěn)態(tài)之前，在瞬態(tài)響應(yīng)期間組合的任何誤差必須分開。控制環(huán)的協(xié)調(diào)根據(jù)那些期望控制過程的最佳值來調(diào)整它的控制參數(shù)。通常，過程要求穩(wěn)定，不可因為過程條件和給定值的任何變化而擺動。最有效的方法一般與某種形式的過程模型的發(fā)展有關(guān)，然后選擇的P,I和基于動態(tài)模型參數(shù)的 D。 手工調(diào)節(jié) 如果系統(tǒng)必須保持在線，一種協(xié)調(diào)方法把積分和微分時間常數(shù)置零。最后，增加 I 值，如果需要的話，直到那些環(huán)在負荷擾動之后可迅速到達給定值。 和 納撒尼爾 Kc和 Pc 用來象顯示的那樣設(shè)定目標(biāo)值： PID調(diào)節(jié)軟件 現(xiàn)在大多數(shù)的現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備自動控制環(huán)不再使用以上介紹的各種手工計算方法。 數(shù)學(xué) PID環(huán)路調(diào)節(jié)在系統(tǒng)里引起一個推動，然后根據(jù)被控制的系統(tǒng)的頻率響應(yīng)設(shè)計 PID 環(huán)標(biāo)準(zhǔn)值。 根據(jù)不同的性能準(zhǔn)則環(huán)，還有其他公式對系統(tǒng)是可提供的。 整定函數(shù)，知道 PV已經(jīng)進入可控制的區(qū)域。機械維護可能是主要的費用，并在對輸入信號的機械反應(yīng)里以某些形式抑制擾動。實際輸出值改變之前，被計算的輸出值必須保持穩(wěn)定。當(dāng)單獨使用并且必須降低 PID 環(huán)路增益時， PID 控制器會給出劣質(zhì)的控制性能。關(guān)于系統(tǒng)的知識，可以用前饋和 PID輸出來改進總的系統(tǒng)性能。 例如，在大多數(shù)運動控制系統(tǒng)中，為了在控制一機械負荷，需要更多的來自電動機、發(fā)動機 或作動器的力量或者力矩。 面臨 PID 控制器的另一個問題是他們是在線的。保證足夠高的取樣率，測量精密和測量準(zhǔn)確度以使控制器取得足夠的控制性能。 或者，這些不同的因素可以被很多系統(tǒng)避免。 在串級控制，有二個 PID控制器控制另一個參數(shù)值。 7. PID控制的物理實現(xiàn) 在 早期自動化過程控制的的歷史上， PID 控制器被用作一個機械設(shè)備實現(xiàn)。 電子模擬 PID 控制環(huán)經(jīng)常在更復(fù)雜的電子系統(tǒng)內(nèi)被發(fā)現(xiàn)，例如，頭一個 磁盤驅(qū)動器 位置的確定，動力 電源 的限制或者甚至一臺現(xiàn)代 地震儀 的運動。 ： Title:PID controller Author: K J ASTROM,T HAGGLUND Press: Research Triangle Park,Notth Carolina:Instrument Society of America Time: 1995:324325 PID controller A proportional–integral–derivative controller (PID controller) is a generic .control loop feedback mechanism widely used in industrial control systems. A PID co