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PID控制算法中三个系数参数的具体意义和作用

PID控制器根据给定值与实际输出值构成一个控制偏差e(t)，将偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)通过线性组合构成控制量，对进程对象进行控制，故称为PID控制器或PID调节器。

PID参数的基本意义

比例系数、积分时间和微分时间的选取直接影响被控制量与设定值的接近程度，所以P、I、D三个参数的整定显得尤为重要。

比例系数KP：加快系统的响应速度，提高系统的调节精度。KP越大，系统响应速度越快，系统调节精度越高，对偏差的分辨率越高。但KP过大，会产生超调，甚至导致系统不稳定；KP取值过小，则会降低调节精度，尤其是响应速度变慢，从而延长调节时间，使系统静态、动态特性变坏。

积分系数Ti：积分环节的主要作用是确保在系统稳态时过程输出和设定值一致。积分控制正向误差总是导致控制信号增加，无论多小的负向误差总是导致控制信号减小，因此，具有积分作用的控制器是使得稳态误差为零。Ti越小，系统静态误差消除越快，但Ti过小，在响应过程初期会产生积分饱和现象，从而引起响应过程的较大超调；若Ti过大，使系统的静态误差难以消除，影响系统的调节精度。

微分系数Td：微分环节的主要作用是改善闭环系统的稳定性。由于控制信号的变化引起过程输出改变需要一定的时间，所以控制信号对误差的反映总是滞后地影响系统偏差的变化率，改善系统的动态特性，对误差进行提前预测，抑制偏差向任何方向的变化。Td过大，会使响应过程提前抑制，从而延长调节时间，而且系统的抗干扰能力变弱。

总之，PID控制体现着折衷的思想。其控制作用是在比例、积分、微分三种作用间进行折衷；从时域看，PID控制器对系统的过去、现在、未来的状态信息的折衷利用；从频域看，PID控制是对系统偏差信号中的低频、中频、高频成分的折衷利用；从性能看，PID控制是在准确性和快速性进行折衷。这种折衷由操作者依照经验和现场实践来把握，以此来获得系统较好的综合控制性能。由于PID的三个参数都有明确的物理意义，这给操作者进行参数的调整带来方便。

PID控制算法是迄今为止最通用的控制策略，PID调节器是工业过程控制中最常用的控制器。由于具有简单、固定、适应性强等特点，在工业生产中已经得到普及。但由于控制系统的复杂性和非线性等因素，不同的控制系统和环境都要求PID的参数不尽相同，即使经验丰富的操作人员也未必能快速准确的调出合适的PID参数，而PID的参数在PID控制中起着至关重要的作用，因此如何简单快速的整定出适合用户的PID参数在实际应用中具有重要意义。武汉辉达工控技术有限公司经过多年经验积累，其相关PID控制产品具有良好的PID自整定功能，且自整定的成功率高，整定出的参数控温效果好。

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