pid比例系数

基本的PID算法，需要整定的系数是Kp（比例系数）,Ki（积分系数）,Kd（微分系数）三个。这三个参数对系统性能的影响如下： （1） 比例系数 Kp

① 对动态性能的影响 比例系数Kp加大，使系统的动作灵敏，速度加快，Kp偏大，振荡次数加多，调节时间加长。当Kp太大时，系统会趋于不稳定，若Kp太小，又会使系统的动作缓慢； ② 对稳态性能的影响 加大比例系数Kp，在系统稳定的情况下，可以减小静差，提高控制精度，但是加大Kp只是减少静差，不能完全消除。 （2） 积分系数 Ki

① 对动态性能的影响 积分系数Ki通常使系统的稳定性下降。Ki太大，系统将不稳定；Ki偏大，振荡次数较多；Ki太小，对系统性能的影响减少；而当Ki合适时，过渡特性比较理想； ② 对稳态性能的影响 积分系数能消除系统的静差，提高控制系统的控制精度。但是若Ki太小时，积分作用太弱，以致不能减小静差。 （3） 微分系数 Kd

微分控制可以改善动态特性，如超调量减少，调节时间缩短，允许加大比例控制，使静差减小，提高控制精度。但当Kd偏大或偏小时，超调量较大，调节时间较长，只有合适的时候， 才可以得到比较满意的过渡过程。

对系数实行“先比例，后积分，再微分”的整定步骤。

（1） 首

现代有机化工、石油炼制等工业的发展为人类提供了越来越多的新型材料、新型产品，但同时也带来了越来越多的有毒有害物质。除了在工业生产中常见的无机气体(如一氧化碳、硫化氢、氮氧化物等)外，毒性更大、危害更大的有机物质也开始引起人们的广泛注意。另外，长时间工作在有机物质(蒸汽、挥发物)的环境中，会对人身造成终生的危害。还有，各类应急事故发生时，迅速确认泄漏点、确认污染范围、确认事故发展趋势都是进行事故处理的首要条件。因此，对有机化合物进行现场低浓度、连续的监测，应当成为各级安全、消防、劳卫、环境等部门保护人身健康、设备安全的必要手段。

目前，现场监测有机化合物的仪器有很多(如检测管、便携式光离子化检测器、便携式气相色谱仪、便携式色质联机等)，但就现场有机物检测来讲，光离子化检测器(PID)无疑是一种简单、方便、快速的现场实用仪器。

一、PID技术描述

PID是英文Photo Ionization Detector的简称，即光离子化检测器。

一般情况下，气相色谱在用色谱柱分离混合化合物后，都要经过检测器才能确认各种化合物的种类和数量。光离子化检测器便是气相色谱检测器的一种，并且是一种新型的离子检测仪器。它是通过离子化的方法将待测化合物转变为容易被电子仪

现代有机化工、石油炼制等工业的发展为人类提供了越来越多的新型材料、新型产品，但同时也带来了越来越多的有毒有害物质。除了在工业生产中常见的无机气体(如一氧化碳、硫化氢、氮氧化物等)外，毒性更大、危害更大的有机物质也开始引起人们的广泛注意。另外，长时间工作在有机物质(蒸汽、挥发物)的环境中，会对人身造成终生的危害。还有，各类应急事故发生时，迅速确认泄漏点、确认污染范围、确认事故发展趋势都是进行事故处理的首要条件。因此，对有机化合物进行现场低浓度、连续的监测，应当成为各级安全、消防、劳卫、环境等部门保护人身健康、设备安全的必要手段。

目前，现场监测有机化合物的仪器有很多(如检测管、便携式光离子化检测器、便携式气相色谱仪、便携式色质联机等)，但就现场有机物检测来讲，光离子化检测器(PID)无疑是一种简单、方便、快速的现场实用仪器。

一、PID技术描述

PID是英文Photo Ionization Detector的简称，即光离子化检测器。

一般情况下，气相色谱在用色谱柱分离混合化合物后，都要经过检测器才能确认各种化合物的种类和数量。光离子化检测器便是气相色谱检测器的一种，并且是一种新型的离子检测仪器。它是通过离子化的方法将待测化合物转变为容易被电子仪

正文开始：这篇文章分为三个部分：

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PID原理普及

常用四轴的两种PID算法讲解(单环PID、串级PID) 如何做到垂直起飞、四轴飞行时为何会飘、如何做到脱控？

PID原理普及

1、 对自动控制系统的基本要求： 稳、准、快：

稳定性（P和I降低系统稳定性，D提高系统稳定性）：在平衡状态下，系统受到某个干扰后，经过一段时间其被控量可以达到某一稳定状态； 准确性（P和I提高稳态精度，D无作用）：系统处于稳态时，其稳态误差；

快速性（P和D提高响应速度，I降低响应速度）：系统对动态响应的要求。一般由过渡时间的长短来衡量。

2、 稳定性：当系统处于平衡状态时，受到某一干扰作用后，如果系统输出能够恢复到原来的稳态值，那么系统就是稳定的；否则，系统不稳定。

3、 动态特性（暂态特性，由于系统惯性引起）：系统突加给定量（或者负载突然变化）时，其系统输出的动态响应曲线。延迟时间、上升时间、峰值时间、调节时间、超调量和振荡次数。

通常： 上升时间和峰值时间用来评价系统的响应速度； 超调量用来评价系统的阻尼程度；

对串级PID和单级PID的理解

先整定内环，后整定外环 参数整定找最佳，从小到大顺序查 先是比例后积分，最后再把微分加 曲线振荡很频繁，比例度盘要放大 曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳 曲线偏离回复慢，积分时间往下降 曲线波动周期长，积分时间再加长 曲线振荡频率快，先把微分降下来 动差大来波动慢。微分时间应加长 理想曲线两个波，前高后低4比1

【扫盲知识】

串级PID：采用的角度P和角速度PID的双闭环PID算法------>角度的误差被作为期望输入到角速度控制器中 （角度的微分就是角速度）

对于本系统则采用了将角度控制与角速度控制级联的方式组成整个串级 PID 控制器。

串级 PID 算法中，角速度内环占着极为重要的地位。在对四旋翼飞行的物理模型进行分析后，可以知道造成系统不稳定的物理表现之一就是不稳定的角速度。 因此，若能够直接对系统的角速度进行较好的闭环控制，必然会改善系统的动态特性及其稳定性，通常也把角速度内环称为增稳环节。而角度外环的作用则体现在对四旋翼飞行器的姿态角的精确控制。 外环：输入为角度,输出为角速度 内环：输入为角速度，输出为PWM增量

使用串级pid，分为：角度环控制pid环和角速度控制环稳定环。主调为角度环（

仅考虑PI调节器，PID类似。

请参考机械工业出版社，阮毅、陈伯时主编的《电力拖动自动控制系统:运动控制系统(第4版)》，第46页：

?

位置式PI：

式中 ——采样周期。 可以看出，比例部分只与当前的偏差有关，而积分部分则是系统过去所有偏差的累积。位置式PI调节器的结构清晰，P和I两部分作用分明，参数调整简单明了。

但直观上看，要计算第拍的输出值

，需要存储

等每一拍的偏差，

当很大时，则占用很大的内存空间，并且需要花费很多时间去计算，这是目前书籍及网络上普遍认为的位置式PI的缺点。 然而在具体编程操作中，可在每一拍对积分部分进行累积，再加上当前拍的比例部分，即为当前

的输出，根本不需要大量的内存空间；另外由于输出有可能

超过允许值，因此需要对输出进行限幅，而当输出限幅的时候，积分累加部分也应同时进行限幅，以防输出不变而积分项继续累加，也即所谓的积分饱和过深。

?

增量式PI：

拍（也即上一拍）输出为

由位置式PI的式子可知，PI调节器的第

两式相减，可得出PI调节器输出增量

上式仅仅为增量，只需要当前的和上一拍的偏差即可得出结果，不需要存储每一拍的偏差，因此占内存空间小，这也是普遍认为的增量式的优点。

然而很多场合下需要的往往不只增量，还有上一拍的输

最优控制与智能控制基础文献总结报告

模糊PID 与常规PID的MATLAB 仿真比较

与分析

学生姓名： 班级学号：5080628 任课教师：段洪君 提交日期：2011.04.02 成绩：

文献总结报告自查表

自查项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 报告是否由本人独立撰写完成 参考文献是否由本人独立查阅完成 文献总结报告是否按时提交 题目是否包含被控对象名称及与本课程相关的控制方法 封面是否按“示样”标准打印，签名是否手写 报告正文是否包含“要求”的三部分 报告正文是否按“样本”格式撰写 报告正文中的公式、图表等是否由本人编辑、绘制 所引用的参考文献在报告正文中是否按顺序标注 “是”标√“否”标× 10 参考文献的数量是否达到要求 11 参考文献的格式是否规范 12 报告的正文与参考文献的总页数是否在8～10页之间 13 报告是否达到“总体要求” 14 报告是否包含对现有文献结论的仿真验证结果 15 报告是否包含本人的研究内容及结果 对所

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PID原理普及

常用四轴的两种PID算法讲解(单环PID、串级PID) 如何做到垂直起飞、四轴飞行时为何会飘、如何做到脱控？

PID原理普及

1、 对自动控制系统的基本要求： 稳、准、快：

稳定性（P和I降低系统稳定性，D提高系统稳定性）：在平衡状态下，系统受到某个干扰后，经过一段时间其被控量可以达到某一稳定状态； 准确性（P和I提高稳态精度，D无作用）：系统处于稳态时，其稳态误差；

快速性（P和D提高响应速度，I降低响应速度）：系统对动态响应的要求。一般由过渡时间的长短来衡量。

2、 稳定性：当系统处于平衡状态时，受到某一干扰作用后，如果系统输出能够恢复到原来的稳态值，那么系统就是稳定的；否则，系统不稳定。

3、 动态特性（暂态特性，由于系统惯性引起）：系统突加给定量（或者负载突然变化）时，其系统输出的动态响应曲线。延迟时间、上升时间、峰值时间、调节时间、超调量和振荡次数。

通常： 上升时间和峰值时间用来评价系统的响应速度； 超调量用来评价系统的阻尼程度；

PID算法

PID控制器是一种常用的控制技术，常用于多种机械装置（如车辆、机器人、火箭）中。用数学方式来描述PID控制器是非常复杂的。本文描述了如何在使用NXT-G编程的LEGO机器人上创建PID控制器。

文中将以实例来说明如何创建PID来完成机器人巡线任务。PID创建完成后，经过简单的修改就可以应用到其他地方，如，让机器人跑直线，做两轮平衡机器人。

其实学过微积分的人很容易理解PID的典型描述，本文是写给那些对PID几乎没有任何概念的读者，比如参加FLL比赛的3~8年级的孩子们。考虑到大家可能不了解微积分，因此我尽量不使用微积分，从非常低的起点开始建造整个概念。

先来看看一个适于巡线的机器人是什么样的结构。看下图，这个机器人用两个马达驱动，分别与车轮A、C连接，前端装有垂直向下的光电传感器，红圈标出的部分就是光电传感器能“看到”的部分。带箭头的大长方形表示机器人的其余部分，箭头指示机器人的运动方向。

巡线是机器人的基本技术，也是大家学习机器人时最先要做的。能够巡线的自动装置具有机器人的全部特点：使用传感器收集周围环境的信息，并据此调整机器人的运动状态。

巡线机器人可以使用1个光电传感器、2个光电传感器、一打光电传感器或者装上你所有的

工艺流程设计常用图例

名称 主要工艺管线 次要工艺管线 管内介质流向 进出站方向 软管 管线交叉 封头 法兰盖 高压泄压阀 低压泄压阀 电磁阀 电动闸阀 电动球阀 气动阀 液动阀 电液联动阀 气液联动阀 调节阀 外部取压的自力式 阀前压力调节 名称 控制阀 符号 名称 清管指示器 故障自动闭 混合器 符号 控制阀 故障自动开 密闭式弹簧安全阀 安全回流阀 孔板阀 减压阀 角型阀 四通阀 三通阀 蝶阀 止回阀 旋塞阀 闸阀 球阀 截止阀 符号 名称 外部取压的自力式 阀前压力调节 安全切断阀 用于DN≥50 用于DN<50 符号 故障自动锁定 (在最后位置) 看窗 玻璃管看窗 手动加油枪(柱) 孔板 管间盲板 8字盲板 漏斗 同心异径管接头 偏心异径管接头 锥形过滤器 Y型过滤器 过滤器 疏水器 阻火器 装卸鹤管 名称 卧式分离器 立式LPG汽化器 卧式斜板出油器 清管器收发筒 磅秤(地秤) 离心泵或漩涡泵 绝缘法兰 绝缘接头 清管三通 油罐搅拌器 罐内旋转喷射混合器 固定顶罐 内浮顶罐 外浮顶罐 球形罐 卧式罐 带加热罐 旋风分离器 立式分离器 名称 浮头式换热器 放空立管 火炬 带流量变送器的 涡轮、漩涡式流量计 节流孔板 符号 符号 管道泵(立式泵) 立式污油泵 齿轮泵(螺杆泵) 质量流量计 容积式流量计 (FE表示流量 检测元件) 超声波流量计 (FT表示流量变送器) 均速管流量计 流量整流器 浸没泵 手摇泵 水环式真空泵 电动往复式压缩机 电动离心式压缩机 燃气轮机拖动离心式压缩机 管式加热炉 名称 符号 脱气过滤器 流量计 脱气器 带流量累积指示的 容积式流量计 名称 高高报警 符号 AHH IC 玻璃板(管)液位计 分析 流量 差压变送器 速度变送器 振动变送器 温度探头(套管) 检测元件 低液位开关 A F PDT ST VT TW E LSL 指示控制器 过程连接线 气压信号线 液压信号线 电信号线 温度指示 压力指示 差压指示 差压记录 PDR 低低液位开关 高液位开关 高高液位开关 过滤器两侧 差压高限位开关 (压力)温度控制阀 低报警 低低报警 高报警 名称 主要工艺管线 辅助管线 埋地管线 夹套管线 保温管线 伴热管线 电伴热管线 LSLL LSH LSHH 流量指示 流量记录 流量指示积算(检测仪表直接安装在管道中) 液位指示 FI FR LI 符号 (P)TV AL ALL AH 符号 名称 45o弯头接三通 90o弯头接45o 任意角度 45o 90o 只注曲率半径 煨弯 ××× 三通 同心异径接头 偏心异径接头 法兰 活接头 盲板 8字盲板 孔板 软管 保护套管 重迭管线 交叉管线 中 管内介质流向 管线坡向及坡度 90o弯头 45o弯头 任意角度弯头 名称 管帽 软管接口 快速接头 螺纹连接 符号 限流孔板 平板封头 椭圆封头 法兰盖 仪表管嘴 名称 螺纹连接截止阀 法兰连接止回阀 螺纹连接止回阀 法兰连接球阀 丝堵 一般支(吊)架 带活动管托管墩(架) 带导向管托管墩(架) 带固定管托管墩(架) 平管管托 立管管托 弯管管托 法兰连接闸阀 螺纹连接闸阀 法兰连接气液联动阀 法兰连接电液联动阀 法兰连接电动球阀 法兰连接电动截止阀 法兰连接电动闸阀 法兰连接蝶阀 封闭式弹簧安全阀 减压阀 螺纹连接球阀 旋塞阀 符号