PID控制器
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PID控制器(比例-積分-微分控制器),由比例單元(Proportional)、積分單元(Integral)和微分單元(Derivative)組成[1]。可以透過調整這三個單元的增益,和來調定其特性。PID控制器主要適用於基本上線性,且動態特性不隨時間變化的系統。
PID控制器是一個在工業控制應用中常見的回授迴路部件。這個控制器把收集到的數據和一個參考值進行比較,然後把這個差別用於計算新的輸入值,這個新的輸入值的目的是可以讓系統的數據達到或者保持在參考值。PID控制器可以根據歷史數據和差別的出現率來調整輸入值,使系統更加準確而穩定。
PID控制器的比例單元(P)、積分單元(I)和微分單元(D)分別對應目前誤差、過去累計誤差及未來誤差。若是不知道受控系統的特性,一般認為PID控制器是最適用的控制器[2]。藉由調整PID控制器的三個參數,可以調整控制系統,設法滿足設計需求。控制器的響應可以用控制器對誤差的反應快慢、控制器過衝的程度及系統震盪的程度來表示。不過使用PID控制器不一定保證可達到系統的最佳控制,也不保證系統穩定性。
有些應用只需要PID控制器的部份單元,可以將不需要單元的參數設為零即可。因此PID控制器可以變成PI控制器、PD控制器、P控制器或I控制器。其中又以PI控制器比較常用,因為D控制器對回授雜訊十分敏感,而若沒有I控制器的話,系統不會回到參考值,會存在一個誤差量。