Question

如何用两个pid控制器在不同条件下控制同一个变量

Answer 1

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P

D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-state error）。
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 with

Steady-state Error）。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。

传统的控制理论都建立在被控对象精确模型(传递函数和状态方程)的

基础上，而对一些复杂系统，建立其数学模型是比较困难的，有时甚至是不可能的，也就无法用系统控制方法实现自动控制，但由人工控制却往往做的比较好。