比例控制
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2023年3月20日发(作者：茅茅针)PID调节口诀
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PID资料,pid教程,pid参数,pid调试,PID整定,PID,设定值,目标值,演示
2007-06-1920:15
PID资料,pid教程,pid参数,pid调试,PID整定,PID,设
定值,目标值,演示
网上搜集的关于PID控制的一些帖子，仅提供给大家做一个参考。需注意有些信息丢失了。
帖子包含一个PID调节器的演示程序，可用来了解PID参数对系统调节的影响。
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公式,PID调试,etc
以下内容摘自网上网友帖子或者论文
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一般是这样子调节：先逐渐增大P增益，调到振荡发生前的最大值，
再逐渐减小I增益，调节到振荡发生前的最大值，
最后逐渐增大D增益，调节到振荡发生前的最大值。
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调节器的适用范围
PID调节控制是一个传统控制方法，它适用于温度、压力、流量、液位等几乎所有现场，不同的
现场，仅仅是PID参数应设置不同，只要参数设置得当均可以达到很好的效果。均可以达到0.1%，
甚至更高的控制要求。
参数的意义和作用指标分析
P、I、D：y=yP+yi+yd
2.1.P参数设置
名称：比例带参数，单位为(%)。
比例作用定义：比例作用控制输出的大小与误差的大小成正比，当误差占量程的百分比达到P
值时，比例作用的输出=100%，这P就定义为比例带参数。即
yp=×100%=×100%=Kp·Err(1)
（其中：yP=KP·Δ、Δ=SP-PV，取0-100%）
KP=1/（FS·P）
也可以理解成，当误差达到量程乘以P(%)时，比例作用的输出达100%。
例：对于量程为0-1300℃的温控系统，当P设置为10%时，FS乘以P等于130℃，说明当误差
达到130℃时，比例作用的输出等于100%，误差每变化1℃，比例作用输出变化0.79%，若需加
大比例作用的调节能力，则需把P参数设置小些，或把量程设置小些。具体多少可依据上述方
法进行定量计算。
P=输出全开值/FS·100%
P参数越小比例作用越强，动态响应越快，消除误差的能力越强。但实际系统是有惯性的，控制
输出变化后，实际PV值变化还需等待一段时间才会缓慢变化。由于实际系统是有惯性的，比例
作用不宜太强，比例作用太强会引起系统振荡不稳定。P参数的大小应在以上定量计算的基础上
根据系统响应情况，现场调试决定，通常将P参数由大向小调，以能达到最快响应又无超调(或
无大的超调)为最佳参数。
2.2.I参数设置或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的
结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完
全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控
制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积
分、微分计算出控制量进行控制的。
比例（P）控制
比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比
例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-stateerror）。
积分（I）控制
在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如
果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（Systemwith
Steady-stateError）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差
取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着
时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比
例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
微分（D）控制
在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动
控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组
件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决
的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。
这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，
而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，
就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以
对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
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PID调试经验摘要
文章来源：IC库存网作者：佚名点击：1315发布日期：2006-1-216:59:03收
藏
调试步骤
没有一种控制算法比PID调节规律更有效、更方便的了。现在一些时髦点的调节器基本源
自PID。甚至可以这样说：PID调节器是其它控制调节算法的妈。
为什么PID应用如此广泛、又长久不衰？
因为PID解决了自动控制理论所要解决的最基本问题，既系统的稳定性、快速性和准确性。
调节PID的参数，可实现在系统稳定的前提下，兼顾系统的带载能力和抗扰能力，同时，在PID
调节器中引入积分项，系统增加了一个零积点，使之成为一阶或一阶以上的系统，这样系统阶
跃响应的稳态误差就为零。
由于自动控制系统被控对象的千差万别，PID的参数也必须随之变化，以满足系统的性能要
求。这就给使用者带来相当的麻烦，特别是对初学者。下面简单介绍一下调试PID参数的一般
步骤：
1．负反馈
自动控制理论也被称为负反馈控制理论。首先检查系统接线，确定系统的反馈为负反馈。
例如电机调速系统，输入信号为正，要求电机正转时，反馈信号也为正（PID算法时，误差=输
入-反馈），同时电机转速越高，反馈信号越大。其余系统同此方法。
2．PID调试一般原则
a.在输出不振荡时，增大比例增益P。
b.在输出不振荡时，减小积分时间常数Ti。
c.在输出不振荡时，增大微分时间常数Td。
3．一般步骤
a.确定比例增益P
确定比例增益P时，首先去掉PID的积分项和微分项，一般是令Ti=0、Td=0（具体见PID
的参数设定说明），使PID为纯比例调节。输入设定为系统允许的最大值的60%~70%，由0逐渐
加大比例增益P，直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例增益P逐渐减小，直至系统振荡
消失，记录此时的比例增益P，设定PID的比例增益P为当前值的60%~70%。比例增益P调试完
成。
b.确定积分时间常数Ti
比例增益P确定后，设定一个较大的积分时间常数Ti的初值，然后逐渐减小Ti，直至系统
出现振荡，之后在反过来，逐渐加大Ti，直至系统振荡消失。记录此时的Ti，设定PID的积分
时间常数Ti为当前值的150%~180%。积分时间常数Ti调试完成。
c.确定积分时间常数Td
积分时间常数Td一般不用设定，为0即可。若要设定，与确定P和Ti的方法相同，取不
振荡时的30%。
d.系统空载、带载联调，再对PID参数进行微调，直至满足要求。
控制简介
目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展
也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊
全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制
器﹑传感器﹑变送器﹑执行机构﹑输入输出接口。控制器的输出经过输出接口﹑执行机构﹐加
到被控系统上﹔控制系统的被控量﹐经过传感器﹐变送器﹐通过输入接口送到控制器。不同的
控制系统﹐其传感器﹑变送器﹑执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。
电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）
已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司
均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligentregulator)，其中PID控制器参
数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、
温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现PID控制的
PC系统等等。可编程控制器(PLC)是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器
(PLC)可以直接与ControlNet相连，如Rockwell的PLC-5等。还有可以实现PID控制功能的控
制器，如Rockwell的Logix产品系列，它可以直接与ControlNet相连，利用网络来实现其远
程控制功能。
1、开环控制系统
开环控制系统(open-loopcontrolsystem)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器
(controller)的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环
回路。
2、闭环控制系统
闭环控制系统(closed-loopcontrolsystem)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会
反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈
信号与系统给定值信号相反，则称为负反馈(NegativeFeedback)，若极性相同，则称为正反
馈，一般闭环控制系统均采用悍蠢。殖聘悍蠢】刂葡低场１栈房刂葡低车睦雍芏唷１热缛司
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场?lt;BR>3、阶跃响应
阶跃响应是指将一个阶跃输入（stepfunction）加到系统上时，系统的输出。稳态误差是
指系统的响应进入稳态后﹐系统的期望输出与实际输出之差。控制系统的性能可以用稳、准、
快三个字来描述。稳是指系统的稳定性(stability)，一个系统要能正常工作，首先必须是稳定
的，从阶跃响应上看应该是收敛的﹔准是指控制系统的准确性、控制精度，通常用稳态误差来
(Steady-stateerror)描述，它表示系统输出稳态值与期望值之差﹔快是指控制系统响应的快
速性，通常用上升时间来定量描述。
4、PID控制的原理和特点
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，
又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、
调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到
精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验
和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对
象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中
也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行
控制的。
比例（P）控制
比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有
比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-stateerror）。
积分（I）控制
在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，
如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System
withSteady-stateError）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对
误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会
随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，
比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
微分（D）控制
在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自
动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性
组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解
决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是
零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅
值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制
器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。
所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特
性。
5、PID控制器的参数整定
PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制
器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大
类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这
种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整
定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工
程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减
法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行
整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。
现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行PID控制器参数的整定步骤如下：(1)首先预选
择一个足够短的采样周期让系统工作﹔(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出
现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期﹔(3)在一定的控制度下通过公式计算得
到PID控制器的参数。
控制器参数的工程整定,各种调节系统中PID参数经验数据以下可参照：
温度T:P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s
压力P:P=30~70%,T=24~180s,
液位L:P=20~80%,T=60~300s,
流量L:P=40~100%,T=6~60s。
常用口诀：
参数整定找最佳，从小到大顺序查
先是比例后积分，最后再把微分加
曲线振荡很频繁，比例度盘要放大
曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳
曲线偏离回复慢，积分时间往下降
曲线波动周期长，积分时间再加长
曲线振荡频率快，先把微分降下来
动差大来波动慢。微分时间应加长
理想曲线两个波，前高后低4比1
一看二调多分析，调节质量不会低
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1．关于PID控制
PID控制是指比例、积分、微分控制，实现PID控制的装置称为PID调节器。其传递函数为
G（s）=KP(1+1/τis+τDs)
比例控制可快速、及时、按比例调节偏差，提高控制灵敏度。但有静差，控制精度低。积分控
制能消除偏差，提高控制精度、改善稳态性能，但易引起震荡，造成超调。微分控制是一种超
前控制，能调节系统速度、减小超调量、提高稳定性，但其时间常数过大会引入干扰、系统冲
击大，过小则调节周期长、效果不显著。比例、积分、微分控制相互配合，合理选择PID调节
器的参数，即比例系数KP、积分时间常数τi和微分时间常数τD，可迅速、准确、平稳的消
除偏差，达到良好的控制效果。图1中各曲线反映不同参数对系统响应的影响。
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PID全称比例（proportion）-积分（integral）-微分（derivative）控制器，是自动控制系统
设计中最经典应用最广泛的一种控制器，实际上是一种算法。
任何闭环的控制系统都有它固有的特性，可以有很多种数学形式来描述它，如微分方程、
传递函数、状态空间方程等。但这样的系统如果不做任何的系统改造很难达到最佳的控制效果，
比如快速性稳定性准确性等。为了达到最佳的控制效果，我们在闭环系统的中间加入PID控制
器，改造系统的结构特性，并且调整PID参数来实现（虽然算法有很多种，但最经典的还是PID）。
PID算法本身就有很多种结构，但归根到底离不了P、I、D三个参数。我们在这里不讨论
具体的算法怎么实现、怎么编写，我们只想以最通俗的说法让大家知道按照什么样的原则去调
整这三个参数达到最佳控制效果。
任何闭环控制系统的首要任务是要稳（稳定）、快（快速）、准（准确）的响应命令。PID
调整的主要工作就是如何实现这一任务。以下是个人对PID调整的一点经验和想法。
增大比例系数P将加快系统的响应，它的作用于输出值较快，但不能很好稳定在一个理想
的数值，不良的结果是虽较能有效的克服扰动的影响，但有余差出现，过大的比例系数会使系
统有比较大的超调，并产生振荡，使稳定性变坏。积分能在比例的基础上消除余差，它能对稳
定后有累积误差的系统进行误差修整，减小稳态误差。微分具有超前作用，对于具有容量滞后
的控制通道，引入微分参与控制，在微分项设置得当的情况下，对于提高系统的动态性能指标，
有着显著效果，它可以使系统超调量减小，稳定性增加，动态误差减小。综上所述，P---比例
控制系统的响应快速性，快速作用于输出，好比"现在"（现在就起作用，快），I---积分控制
系统的准确性，消除过去的累积误差，好比"过去"（清除过去积怨，回到准确轨道），D---微
分控制系统的稳定性，具有超前控制作用，好比"未来"（放眼未来，未雨绸缪，稳定才能发展）。
当然这个结论也不可一概而论，只是想让初学者更加快速的理解PID的作用。
在调整的时候，你所要做的任务就是在系统结构允许的情况下，在这三个参数之间权衡调
整，达到最佳控制效果，实现稳快准的控制特点。
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比例控制：就是对偏差进行控制，偏差一旦产生，控制器立即就发生作用即调节控制输出，使
被控量朝着减小偏差的方向变化，偏差减小的速度取决于比例系数Kp，Kp越大偏差减小的越
快，但是很容易引起振荡，尤其是在迟滞环节比较大的情况下，Kp减小，发生振荡的可能性减
小但是调节速度变慢。但单纯的比例控制存在静差不能消除的缺点。这里就需要积分控制。
积分控制：实质上就是对偏差累积进行控制，直至偏差为零。积分控制作用始终施加指向
给定值的作用力，有利于消除静差，其效果不仅与偏差大小有关，而且还与偏差持续的时间有
关。简单来说就是把偏差积累起来，一起算总帐。
微分控制：它能敏感出误差的变化趋势,可在误差信号出现之前就起到修正误差的作用,有
利于提高输出响应的快速性,减小被控量的超调和增加系统的稳定性。但微分作用很容易放大高
频噪声,降低系统的信噪比,从而使系统抑制干扰的能力下降。因此，在实际应用中，应慎用微
分控制.
P、I、D跟kp,ki,kd有什么关系呢？
Kp=100/P,
Ki=kp*T/I
Kd=kp*D/T
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(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作﹔(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入
的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期﹔(3)在一定的控制度下通
过公式计算得到PID控制器的参数。
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比例的影响：比例的参数取决于误差，它是设置点和过程变量的差。比例增益(Kc)是输出和误
差的比值。比如，误差信号的幅值是10，如果比例增益是5，那么产生的输出就是50。一般来
说，增加控制系统的比例增益，可以提高系统的响应速度，同时也会降低稳定误差（也就是设
置点和过程变量的差）。尽管如此，如果比例增益太大，那么过程变量就会开始震荡。如果Kc
再进一步增加，震荡就会加大，系统就会变得不稳定。
积分的影响：积分参数稳定误差之前，误差和时间的积分。因此，积分响应连续增加时间直到
误差为零。尽管如此，积分的过程有可能会影响系统的过冲，震荡，和/或者稳定性。
微分的影响：PID算法的微分参数预示了将要出现的误差，因为微分参数的响应是误差变化的积
分。因此，一般来说，微分过程减小了超条和降低了震荡。在另一方面，大部分的实际控制系
统里使用了非常小的微分增益(Td)，因为微分响应对过程变量信号的噪声非常敏感。如果反馈
回来的过程变量代表的噪声，微分参数就会引起系统的不稳定。
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比例（P）控制
比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有
比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-stateerror）。
积分（I）控制
在积分控制中,控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统,如
果在进入稳态后存在稳态误差,则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（Systemwith
Steady-stateError）。为了消除稳态误差,在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取
决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。这样,即便误差很小,积分项也会随着时间的
增加而加大,它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小,直到等于零。因此,比例+积分
(PI)控制器,可以使系统在进入稳态后无稳态误差。
微分（D）控制
在微分控制中,控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自
动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较
大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件,具有抑制误差的作用,其变化总是落后于误差的变化。
解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”,即在误差接近零时,抑制误差的作用就应该是
零。这就是说,在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,
而目前需要增加的是“微分项”,它能预测误差变化的趋势,这样,具有比例+微分的控制器,就
能够提前使抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值,从而避免了被控量的严重超调。所以对有
较大惯性或滞后的被控对象,比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
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积分的快慢必须与实际系统的惯性相匹配，惯性大、积分作用就应该弱，积分时间I就应该大
些，反之而然。