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PID控制算法是三种控制方法的结合。 最基本的连续控制模式是比例（P）控制，其中控制器输出与控制器的误差信号成代数比例。 因此，如果一个过程的设定点是70℉，而该过程的温度是60℉，则存在10度的误差信号。控制器告诉进程以这10度的比例加热，这将就发出了一个新的错误信号，由于先前的“加热”方向，现在可能只有8度。 比例控制是连续控制器中最容易调整的，也就是说，只需要调整一个参数。它还提供良好的稳定性，非常快速的响应，并且动态相对稳定。 然而，比例控制有一个主要缺点。在稳定状态下，它显示偏移；也就是说，在期望值或设定点于受控变量的实际值之间存在稳定状态的差异。 完全控制 积分（I）控制实际上是输入误差信号的积分。实际上，这意味着被操纵变量的值以与误 成比例的速率变化。 因此，如果偏差超过先前值，则最终控制元素的移动速度将加倍。当受控变量处于设定点（无偏差）时，最终控制元件保持静止。实际上，这意味着在稳定状态下，当存在复位控制时，不能有任何偏移。稳态误差必须为零。 回想一下你的微积分，我们都知道积分是误差信号曲线或控制变量与时间曲线图的下方区域。当曲线与设定点之间的区域变小时，PID中积分项的贡献变小，并且当控制变量等于设定点是，最终为零。 积分控制动作通常与比例控制相结合。该组合是比例积分PI控制。 该组合是有利的，因为这两种控制方式的一些优点是可用的。包括积分模式与比例模式的优点是积分模式消除了偏移。 一般来说，由于存在积分模式，稳定性会有所下降；也就是说，增加积分模式的会使整个循环的稳定性略有下降。 微分控制 曲线的导数（d）是曲线上某一点的变化率或曲线的斜率。所以，如前所述，查看误差信号，我们可以看到PID算法的这个术语是误差曲线的变化率（斜率）。 我们绝不会仅仅根据误差信号的变化率来进行控制，因为如果误差很大但不变，那么校正将为零。因此，微分控制通常与比例控制相结合。 通过向控制器添加微分模式，控制器中会添加“导程”，以补偿循环周围的“滞后”。几乎所有的过程都围绕着循环，因此，引入控制器的理论优势很有吸引力。 如果适当调整，则向控制器添加速率控制使得环路更加稳定。由于回路更稳定，比例增益可能更高，因此它可以比单独的比例作用更多地减小偏移。它不能消除偏移。 在三模式控制PID控制中，我们有常规可用的复杂的控制器算法，它响应迅速，没有偏移，但很难调整。 因此，它仅对少数应用程序有用，并且通常需要进行广泛和持续的调整来保持适当的调整，并且当适当的调整时，它提供非常好的过程控制。 |
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