?STR?M談PID的未來

來源：云南昌暉儀表制造有限公司 2022年12月02日 10:03

反饋是一個非常*的想法。它的使用通常會帶來革命性的效果，使性能得到極大的改善，例如，參見Bennett (1979，1993)。盡管反饋本身往往能帶來真正的好處，而所使用的反饋的特定形式在很大程度上是不相關的，但這種反饋的特定形式往往會得到好評。到目前為止，PID控制器是目前使用的最主要的反饋形式。所有控制回路90%以上是。大多數(shù)回路實際上是PI，因為微分動作并不經常使用。積分、比例和微分反饋是基于過去(I)、現(xiàn)在(P)和將來(D)的控制偏差。如此簡單的策略能取得多大的成就，令人驚訝。

的一個優(yōu)點是它還處理重要的實際問題，如執(zhí)行器飽和積分器飽和。因此，PID控制器是自動控制的基礎。這是使用反饋時應該嘗試的個解決方案。

PID控制器用于廣泛的問題:過程控制、電機驅動、磁和光存儲器、汽車、飛行控制、儀器儀表等?？刂破饔性S多不同的形式，如標準單回路控制器、可編程邏輯控制器和分布式控制系統(tǒng)中的軟件組件、機器人和光盤播放器中的內置控制器。

雖然PID控制器一直很重要，但實際上它只受到理論家的部分關注。因此，許多重要的問題在文獻中沒有得到很好的記載。其結果是，當技術從氣動、電氣轉向數(shù)字時，許多錯誤被重復出現(xiàn)。然而，在過去的十年里，人們的興趣越來越大。一個原因是自動整定的出現(xiàn)，另一個原因是模型預測控制的使用增加，需要底層良好整定的PID控制器。大多數(shù)關于單回路控制的論文仍然使用Ziegler–Nichols整定作為基準的PID控制器。這是一個非常不令人滿意的情況，因為在許多情況下給出了非常差的結果。

模型預測控制通常用于監(jiān)控模式，在基礎級別使用PID控制器。流程工業(yè)中MPC的大部分改進實際上來自基礎回路的改進調整。然而，由于它提供的協(xié)調性，MPC確實為多變量系統(tǒng)的設定值響應提供了顯著的改進。有幾個有趣的問題與MPC和PID的集成有關。內回路中的PID控制器的調整為MPC提供了有價值的建模信息。由于MPC以監(jiān)控模式運行，它可以很好地處理緩慢的耦合。更底層的PID回路仍然必須管理快速耦合。

另一個問題是處理復雜系統(tǒng)設計的一般哲學。自下而上的方法傾向于使用簡單的構件，如PID控制器。在這種情況下，看看如何增強PID控制器是很有趣的。通過采用具有結構，可以顯著提高設定值響應。必須特別考慮以這種方式有效使用的PID控制器。特別重要的是，控制器輸出可用于前饋，以便正確處理執(zhí)行器飽和積分飽和。

通過正確使用前饋可以進行更多的改進。其他可能性是增加濾波器和模塊，用于處理測量噪聲和具有振蕩模式的系統(tǒng)。在開發(fā)自下而上設計技術的好方法時，有許多好的研究問題。探索系統(tǒng)耦合是一個重要的問題。

即使其他控制策略的應用增加，PID控制也一定會繼續(xù)使用。如果使用得當，這是一種非常有效的反饋方式。如果性能要求不，通?？梢垣@得良好的結果。PID控制器還將在更復雜的控制器中充當構建模塊。事實上，大多數(shù)DMC控制器將設定值傳遞給PID控制器。這些PID控制器的良好性能至關重要。DMC控制的許多調試工作實際上包括整定底層的PID回路。在史密斯預估器、增益調度和振蕩系統(tǒng)濾波器的形式中，也有對PID控制的有用的增強。

重要的是要認識到存在非常廣泛的控制問題，因此也需要廣泛的整定技術。已經有許多整定方法可用，但早就應該出現(xiàn)了。很容易證明，任何具有合理整定的控制器都將優(yōu)于具有Ziegler–Nichols整定的PID。如果將所提出的許多策略與良好調節(jié)的PID相比較，它們可以很容易地被排除。
作者：?STR?M

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