比例带、积分调节、微分调节（PID）解释与介绍
创建时间：2012-02-27 00:00
比例调节器
比例调节在各种连续调节作用中，是一种基本的调节方式。它的特点是，当调节参数与给定值产生偏差时，调节器按偏差的大小和方向，发出与偏差成比例的信号，不同的偏差相应有不同的调节机构位置。就是说，当调节参数偏离给定值时，调节机构便移到一个新位置，偏差消除后，调节机构又回到原始位置。调节机构的动作仅仅与偏差大小有关，而与调节参数的变化速度和偏差存在的时间没有关系。
比例调节器的调节速度快、稳定性好，一般不发生“振荡过程”，调节参数能稳定下来。但它调节终了，调节参数不能回到原来的给定值上，而存在一个剩余偏差，称为静差。这是因为这种调节器的偏差值与调节机构的位置成比例关系，当对象负荷发生变化时，调节机构必须改变相应的位置来调节负荷的流入量或流出量，使之达到新的平衡状态，而调节器的给定值，可以看做只是调节对象在某个给定负荷下的给定值，当对象的负荷在新的平衡状态下，这时的调节参，数并不一定是给定值(除非这时的负荷平衡状态正好是调节参数为给定值时之平衡状态)，所以它们二者便存在一个差值。
“比例带”是比例调节器的主要特性。它的意思是：使调节机构从全关(全开)到全开(全关)所需产生调节参数变化的百分数，以P表示。或者说，和果把调节器的全量程 (从起始值到满标值)作为100％时，使调节机构产生全程动作(从全开到全关，或从全关到全开)所需要调节参数变化的百分数。例如一个温度调节器的全量程为0—50℃,现在将给定值定在20℃，如果当温度升到21.5℃时就可以使调节热媒的阀门全关，当温度下降到18.5℃时阀门就全开，即是说温度有21.5—18.5＝3℃的变化，就使阀门产生全程动作，这个调节器的比例带为：
P＝（21.5－18.5）/（50－0）＝6％
上述“比例带”指的是相对值，有时用“准比例带”表示，指的是绝对值，即指调节参数变化某值时，使调节机构产生全程动作，则此调节参数值就为“准比例带”。例如，若被调温度变化1℃时，正好使调节阀门从全开(全关)变化到全关(全开)，则称其准比例带为1℃。象上例，比例带为6％，准比例带则为3℃。
调节器的比例带一般都是可调的。比例带的宽窄(大小)，表示调节机构动作的快慢，比例带愈窄，对调节参数变化的反应愈灵敏，调节器动作愈灵敏，静差也小，但系统的稳定性变坏，如当P<1％时，实际就是一个两位式调节器。反之，比例带愈宽，对调节参数变化的反应灵敏度减低，静差增大。
比例积分微分调节器(PID调节器)
比例积分微分调节器是比例、积分、微分三种调节的组合体。前面已经介绍了比例调节的特点，就是调节机构的位置与调节参数的偏差值保持比例关系，调节稳定后存在静差。下面我们来介绍积分、微分调节的特点。
积分调节的特点是：调节机构的移动速度与调节参数的偏差成比例，偏差越大，调节机构的移动就越快。同时它的动作是积累的，偏差存在越久，它的移动量就越大。只要有。偏差存在，调节机构就继续移动，直到偏差消除为止。这时调节机构可以在保持系统平衡的任何位置上。所以，积分作用不但与偏差值的大小有关，而且与偏差存在的时间有关。调节信号是偏差信号按时间的叠加(积分)，因此称为积分作用。
“积分时间”(以TI表示)是积分调节的主要特性。含义是：当调节参数最初产生最大的偏差，而积分调节设备以不变的最初的恢复速度，使调节参数重新恢复到给定值所需的时间。积分时间短表示积分作用强度大，可以在较短时间内使调节过程趋于稳定，尽快消除偏差。 反之，积分时间长，使调节过程稳定需要的时间长，消除偏差慢。
积分调节的优点是不存在静差，可以在负荷变化时维持调节参数在给定值上。但稳定性差，在调节过程中容易使调节参数产生波动，动偏差较大。
微分调节的特点是：调节机构的位置与调节参数的变化速度成比例。即它只受偏差变化的影响。当偏差值不变化时 (即调节参数稳定在某值时)，不管偏差值的大小和存在的时间都不引起微分作用。所以微分作用只阻止调节参数的一切变化。当调节参数在较大扰动下发生突然而又剧烈的变化时，微分元件会立即产生一个较大的校正动作，这样似乎有一种预先调节的作用。
微分作用的大小以“微分时间”(以TD表示)来衡量。它的含义是：在调节参数产生等速变化的情况下，比例调节作用使调节机构移动某一距离所需要的时间，与比例微分组合调节使调节机构移动同样距离所需时间之差，叫做“微分时间”。也就是说，经过时间TD之后，由比例作用产生的调节信号才和比例微分联合作用产生的调节信号相等。可见比例微分调节比纯比例调节提前TD时间发出调节信号。微分时间大，表示其作用强烈。反之，微分时间小，表示微分作用弱。微分作用可以缩短过渡过程和减小动差。但因为它不能消除偏差，所以微分作用不能单独使用，而是同比例积分等组成联合动作的调节器。
用上述不同调节规律的元件，即可组成各种调节器。比如比例积分调节器(PI调节器)、比例积分微分调节器(PID调节器)等。PID调节器是用积分调节消除静差，用微分调节来缩短过渡过程和减小动差。是动作比较完整的调节器。
由于调节器的调节规律不同，因此必须与所服务调节对象的特性相适应，这样才会得到好的调节效果。
