首先最重要的是了解每個參數(shù)調(diào)節(jié)了系統(tǒng)響應的那些屬性，通過觀察響應從而調(diào)節(jié)參數(shù)改變屬性。

PID的作用概述：

1、P產(chǎn)生響應速度和力度，過小響應慢，過大會產(chǎn)生振蕩，是I和D的基礎。

2、I在有系統(tǒng)誤差和外力作用時消除偏差、提高精度，同時也會增加響應速度，產(chǎn)生過沖，過大會產(chǎn)生振蕩。

3、D抑制過沖和振蕩，過小系統(tǒng)會過沖，過大會減慢響應速度。D的另外一個作用是抵抗外界的突發(fā)干擾，阻止系統(tǒng)的突變。

同時調(diào)節(jié)的順序是：P>I>D

下面了解的一個很重要的就是調(diào)節(jié)的目標，也就是最好的響應曲線是什么樣子。

PID 調(diào)節(jié)目標：

1、衰減比在4-10之間最佳，也就是響應曲線的前兩個峰值B:B1的比值在4-10之間。

2、穩(wěn)態(tài)誤差趨近于0

3、系統(tǒng)響應越快越好

一、P參數(shù)選取

tip：在第一步牢記P產(chǎn)生響應速度和力度，過小響應慢，過大會產(chǎn)生振蕩，是I和D的基礎。

如果想自己調(diào)試嘗試可以打開matlab，運行simulink，照著下面的圖進行連接，如果想直接應用可以直接往后看。

圖中的系統(tǒng)為一個PID控制二階系統(tǒng)。

拿上面的系統(tǒng)進行舉例，首先設定P=0.1，I=0，D=0觀察響應。可以看到圖像沒有超調(diào)，說明P產(chǎn)生的響應速度和力度太小了，                                        

P=1，I=0，D=0觀察系統(tǒng)響應，超調(diào)量出現(xiàn)但是只有一個波形，同時也就意味著調(diào)節(jié)時間太慢了，繼續(xù)加大P                

P=10，I=0，D=0，此時調(diào)節(jié)時間顯著下降，可以看到此時的數(shù)量級已經(jīng)調(diào)整完成，也就是P參數(shù)只需要微調(diào)

P=100，I=0，D=0，系統(tǒng)開始變得振蕩

如果繼續(xù)加大P，系統(tǒng)會達到一個臨界值，產(chǎn)生等幅振蕩，最后開始發(fā)散。如下圖所示：

二、I的調(diào)節(jié)

tip：I在有系統(tǒng)誤差和外力作用時消除偏差、提高精度，同時也會增加響應速度，產(chǎn)生過沖，過大會產(chǎn)生振蕩。

  I主要調(diào)節(jié)穩(wěn)態(tài)輸出，消除擾動。由于系統(tǒng)沒有擾動輸入因此看不到I對于消除擾動的效果。P=10,I=10,D=0,此時I過大導致系統(tǒng)振蕩加劇。

  P=10,I=1,D=0，此時響應波形基本符合預期。觀察穩(wěn)態(tài)輸出約為0.963左右。

  P=10,I=0.1,D=0，可以看到幾乎響應波形沒有變化。說明在沒有擾動的情況下I只要不過大影響不大。但是穩(wěn)態(tài)輸出變化為0.916

  P=10,I=0,D=0,穩(wěn)態(tài)輸出變?yōu)?.91左右。

 最終我們可以通過I少量調(diào)節(jié)穩(wěn)態(tài)輸出的值，最終將穩(wěn)態(tài)誤差消除。關(guān)于I對波形影響的作用總結(jié)如下圖：

三、D的調(diào)節(jié)

tip:D抑制過沖和振蕩，過小系統(tǒng)會過沖，過大會減慢響應速度。D的另外一個作用是抵抗外界的突發(fā)干擾，阻止系統(tǒng)的突變。

P=10，I=0.1，D=10，可以看到將所有的沖擊都消除掉了。

 P=10，I=0.1，D=1，消除沖擊減弱，此時顯然衰減比不符合要求

P=10，I=0.1，D=1，此時基本符合要求。

四、總結(jié)

  首先調(diào)節(jié)P的數(shù)量級達到一個只有2個左右明顯峰值的波形，再調(diào)節(jié)I找到不會波形振蕩也不會沒有超調(diào)的的區(qū)間，在區(qū)間內(nèi)找到一個I將穩(wěn)態(tài)誤差盡可能消除。最終使用D來控制衰減比和波形的峰值、超調(diào)量。最后根據(jù)要求的穩(wěn)態(tài)值、調(diào)節(jié)時間、超調(diào)量、上升時間、峰值時間等指標進行微調(diào)達到目標。

最后可以總結(jié)成一個口訣 

參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查，

 先是比例后積分，最后再把微分加，

 曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大，

 曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳，

 曲線偏離回復慢，積分時間往下降，

 曲線波動周期長，積分時間再加長， 

 曲線振蕩頻率快，先把微分降下來， 

 動差大來波動慢，微分時間應加長， 

 理想曲線兩個波，前高后低4比1，

 一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會低 。

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