破坏。因此，只有选择合适的比例系数 Kp，才能实现稳态误差小，使系统运行 稳定的效果。1   1

积分部分的数学表达式: Kp * e(t)dt

通过积分数学表达式可以得知，只要系统存在偏差，则它控制作用就会逐渐 加强。当偏差为零时，积分项的数值为常数，这时系统控制作用也是一个常量， 这也就消除了系统的稳态误差。引入了积分控制能够消除稳态误差，但这也使系 统的响应速度变慢了，且增加了系统的超调量。积分常数越大，它累积作用就也 越弱，所以系统在过渡时比较稳定，不会产生振荡。但用过大的积分系数会使消 除稳态误差的时间变长，对系统的反应时间略有影响，使系统的反应时间延长， 而反应动作变慢，所以要根据控制现场的实际需要确定积分系数 Ti。如果系统 对反应时间要求较高，就选用较小的积分系数 Ti，反之，如果系统在稳定性方 面的要求较高，则积分系数 Ti 就要选择偏大一些。文献综述

微分部分的数学表达式: Kp*Td de(t)

在实时控制中，控制系统不仅仅要求消除稳态误差，且还希望加快调节过程。 偏差出现时，或偏差发生了变化，系统需要立即对偏差做出响应，此为比例环节 的作用，同时还要求系统对偏差的变化速率给予一定的纠正。为了使控制系统具 有这一功能，可以在原有的比例和积分控制基础上再引入微分控制环节，最终形 成 PID 控制系统。

若将三种控制方式结合起来，使控制系统集合三种控制的优点，相互补充， 就是一种最为理想的控制方式了。PID 控制既具有比例控制作用的及时性，同时 又引入了积分控制作用用来消除静态误差，还有微分控制作用的超前控制功能， 能够有效避免系统出现严重超调，或是系统受到外界干扰产生阶跃响应时，及时 抑制跃变。只要选择合适的控制参数，就可以将三种控制方式的优点充分利用， 这样，即使对一个系统或被控对象的结构和参数不甚了解，或者无法知道其数学 模型的时候，PID 控制系统仍能获得一个比较理想的控制效果[1]。

1。3 PID 控制器的发展概况

在目前的工业控制中,应用最为广泛的调节器的控制规律为比例、积分、微 分控制,即 PID 控制[2]。PID 控制技术问世迄今已有近 70 多年历史,大致经历了三 个发展时期[3,4]。第一个时期为萌芽时期(1900 年-1940 年),随着气动反馈放大器 的出现,PID 控制理论和思想在逐步发展,使 PID 控制器结构的研究与设计成为仪 表工业发展的核心。20 世纪 30 年代晚期是 PID 控制发展的过渡时期,即两个发 展阶段的分界线,微分型 PID 控制的广泛应用标志着 PID 控制已成为一种标准的 控制形式[5]。第二个时期是革新时期(1940 年以后),此时的 PID 已然发展成为一 种具有可靠性、鲁棒性和便于应用的控制器。第三个时期是智能控制时期(1971 年以后),人工智能和计算机技术的结合,促使 PID 控制向智能控制方向发展。为 使 PID 控制技术与工业技术的最新发展同步,工业重心不断发生变化,从气动控 制到电气控制再到电子控制和数字控制,以及现在的智能控制,每一次技术的革 新都给社会进步和科技发展带来深远的影响。PID 控制器逐渐向体积小、性能高、 适应性强、智能化的方向发展,可以说 PID 控制器是现代工业自动化水平的标志, 是衡量国家现代化水平高低的标准,在实际工业控制应用中占有重要地位[6]。来,自.优;尔:论[文|网www.youerw.com +QQ752018766-

随着科技的飞速发展和新控制技术的不断更新、涌现,PID 控制不但没有退 出工控的舞台,相反，新的科技和控制技术进一步促进了 PID 控制技术的发展。 一方面,各种新的控制方法不断应用到 PID 控制器的设计中，或者是利用新的器 件或电路，来实现全新的 PID 控制器的设计和构造,从而在不同情况下的使控制 需求不断得到满足。另一方面,由于环境的不同、被控对象复杂程度的增加及控 制精度的提高,在工业控制过程中对控制性能的要求也在不断变化,从而刺激着 PID 控制器设计和参数整定技术亟需与其它技术相结合[7]。众多学者为了获得优 势互补、性能更强的现代智能控制体系,将日益完善的智能控制与 PID 控制器相 融合。目前,主要的研究成果包括单神经元自适应 PED 控制器[8,9,10]、基于神经网 络的自适应 PID 控制器[11,12]、模糊自适应 PID 控制器等[13,16]。以上现代智能 PID 控制器都可以适应环境的变化,实现在线实时参数整定,使非线性时滞系统具有 良好的控制能力和控制效果。然而,在实际工业控制中其控制效果还存在着一些 不足之处。基于单神经元的自适应 PID 控制器虽然具有算法和结构简单、操作方 便等特点,但对非线性、时变时滞、复杂系统的控制能力有限[8,13]。基于神经网络 的自适应 PID 控制器由于存在网络训练时间较长,训练不完全,容易陷入局部极小值[8,13],整个系统的结构复杂,难以实现大规模集成电路;模糊自适应 PID 控制 器采用滑动变阻器来实现参数整定,而滑动变阻器本身体积大、参数调整难度大、 不够精确。