悄悄和你说PID控制是什么？

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‖  系统学习-PID

人生就像一场马拉松，偶尔停下来摸摸鱼，才能走得更远

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很多刚接触自动化的人都会遇到PID。打开PLC软件，会看到PID指令，打开变频器，会看到PID参数、打开温控器，里面还是PID。

于是很多人产生一个疑问：PID到底是什么？

为什么从简单的温度控制，到复杂的伺服系统，到处都能看到它的身影？为什么公式这难懂？

事实上，PID并不是某种设备，也不是某种硬件，而是一种控制思想。本期我们不讲公式我们试着来理解它的本意

打个比方

假设车间有一个储水箱。工艺要求：液位始终保持在1米

目标液位─────────  1m

         水箱     ┌──────┐     │         │     │         │     │------│ ←目标     │         │     │~~~~~~│ ←当前     └──┬───┘         │      进水阀

如果液位低于1米，需要开大进水阀。

如果液位接近1米，需要减小进水量。

如果液位达到1米，则保持当前状态。

看起来很简单。

但问题来了

阀门到底应该开多大？

什么时候该减小？

什么时候该停止？

这正是PID需要解决的问题。

PID中的P表示

PID中的P，叫做比例控制（Proportional）它的逻辑非常简单：当前误差越大，输出越大。

例如：目标温度100℃、实际温度60℃、相差40℃。

控制器判断：“差得太远，全力加热。”

随着温度升高：目标：100℃、实际：95℃、相差：5℃

控制器判断：“差得少了，慢慢加热。”

PID中的I表示

PID中的I，叫做积分控制（Integral）。

它更像一个记账员，每当发现系统存在误差。

差2℃记下来

又差2℃继续记

还是差2℃继续记

它就开始记账，时间越长，累计值越大。于是控制器会不断增加输出。直到误差完全消失。

PID中D表示

如果说P像油门，那么D就像刹车，PID中的D，叫做微分控制（Derivative）。

例如：

目标：100℃当前：90℃

看起来还没到目标。

但控制器发现：

80℃85℃90℃95℃

温度上升速度非常快按照这个趋势。下一秒可能直接冲到：

105℃110℃

因此D控制会提前介入，主动减小输出防止系统冲过头

是不是很蒙？

你可以想象你在开车这段限速120，P就表示你现在的时速是多少？(当前车速118)，I就是你从起步到现在经历过的速度（0~118用了18秒），D就表示如果我继续踩油门会不超过120我要不要提前减速。

总结

很多人第一次看到PID公式时，会觉得高深莫测，实际上，PID并没有想象中复杂它本质上就是一种模拟我们处理事情的经验的控制方法。现在差多少？已经差多久了？再这样下去会不会过头？所以下次再看到PID公式时不要头疼，试着去理解它。

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授人以鱼不如授人以渔

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