微分比例积分控制器是一种安装在自动化系统中的设备，用于维持能够改变的给定参数。
乍一看，一切都令人困惑，但 PID 控制也可以解释为假人，即对电子系统和设备不太熟悉的人。
什么是PID控制器？
PID 控制器是内置在控制回路中的具有强制反馈的设备。它旨在保持设定点的设定水平，例如空气温度。
该设备基于从传感器或传感器接收的数据向控制设备提供控制或输出信号。控制器在瞬态过程和任务质量方面具有很高的准确率。
PID控制器的三个系数及工作原理
PID 控制器的工作是提供将受控变量保持在给定水平所需的功率量的输出信号。为了计算指标，使用了一个复杂的数学公式，其中包括 3 个系数 - 比例、积分、微分。
让我们以一个装有水的容器作为调节对象，需要通过用蒸汽调节阀门的开度来将温度保持在给定水平。
比例分量出现在与输入数据不一致的时刻。简而言之，听起来是这样的——取实际温度与所需温度之间的差值，乘以一个可调系数，得到一个输出信号，该信号应应用于阀门。那些。一旦度数下降，加热过程就会开始，它们会上升到所需的标记以上 - 它会关闭甚至冷却。
然后是集成组件，它旨在补偿环境的影响或其他干扰影响，以将我们的温度保持在给定水平。由于总是有其他因素影响被控制的设备，因此在接收到数据以计算比例分量时，该数字已经发生变化。并且外部影响越大，指标的波动就越大。发生电涌。
积分组件根据过去的温度值尝试返回其值（如果它已更改）。下面的视频中更详细地描述了该过程。
然后调节器的输出信号，根据系数，用于升高或降低温度。随着时间的推移，选择补偿外部因素的值，跳跃消失。
积分用于通过计算静态误差来消除误差。这个过程主要是选择正确的系数，否则误差（失配）也会影响积分分量。
PID 的第三个组成部分是微分器。它旨在补偿在对系统的影响和反馈之间发生的延迟的影响。比例控制器一直供电，直到温度达到所需水平，但当信息传递到设备时，尤其是在较大值时，总是会出现错误。这可能会导致过热。差分预测由延迟或环境影响引起的偏差，并提前减少供应的功率。
PID 控制器整定
PID 控制器整定通过 2 种方法进行：
- 综合意味着基于系统模型的参数计算。这个设置是准确的，但需要对自动控制理论有深入的了解。它只受工程师和科学家的约束。由于需要去除消耗特征并进行大量计算。
- 手动方法基于反复试验。为此，以已经完成的系统的数据为基础，对调节器的一个或多个系数进行一些调整。开机后观察最终结果，参数向正确的方向变化。依此类推，直到达到所需的性能水平。
理论分析和整定的方法在实践中很少使用，这是由于对控制对象的特性的无知和一堆可能的干扰影响。基于监控系统的实验方法更为普遍。
现代自动化过程被实施为在用于调整调节器系数的程序控制下的专用模块。
PID 控制器的用途
PID控制器旨在通过改变执行器（例如自动控制阀）的控制动作，将某个值保持在所需的水平 - 温度，压力，罐中的液位，管道中的流量，某物的浓度等，使用比例、积分、微分量进行设置。
使用目的是获得能够控制大型工业甚至电厂反应堆的精确控制信号。
温度控制示例
通常使用 PID 控制器来控制温度，让我们举一个简单的例子，在水箱中加热水，并考虑这个自动过程。
将液体倒入容器中，容器必须加热到所需温度并保持在给定水平。温度传感器安装在水箱内 - 热电偶 或者 电阻温度计 并直接连接到PID控制器。
为了加热液体，我们将提供蒸汽，如下图所示，带有一个自动控制阀。阀门本身接收来自调节器的信号。操作员在 PID 控制器中输入温度设定值，该值必须保存在水箱中。
如果控制器系数设置不正确，则会出现水温跳跃，阀门要么完全打开，要么完全关闭。在这种情况下，需要计算 PID 控制器系数并重新输入。如果一切都正确完成，在很短的一段时间后，系统将平衡该过程，并且罐中的温度将保持在给定水平，而控制阀的开度将处于中间位置。
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