一個(gè)控制回路包括三個(gè)部分：
　　系統(tǒng)的傳感器得到的測量結(jié)果 控制器作出決定 通過一個(gè)輸出設(shè)備來作出反應(yīng) 控制器從傳感器得到測量結(jié)果,，然后用需求結(jié)果減去測量結(jié)果來得到誤差,。然后用誤差來計(jì)算出一個(gè)對(duì)系統(tǒng)的糾正值來作為輸入結(jié)果，這樣系統(tǒng)就可以從它的輸出結(jié)果中消除誤差,。
　　在一個(gè)PID回路中,，這個(gè)糾正值有三種算法,，消除目前的誤差，平均過去的誤差,，和透過誤差的改變來預(yù)測將來的誤差,。
　　比如說，假如一個(gè)水箱在為一個(gè)植物提供水,，這個(gè)水箱的水需要保持在一定的高度,。一個(gè)傳感器就會(huì)用來檢查水箱里水的高度，這樣就得到了測量結(jié)果,?？刂破鲿?huì)有一個(gè)固定的用戶輸入值來表示水箱需要的水面高度，假設(shè)這個(gè)值是保持65％的水量,?？刂破鞯妮敵鲈O(shè)備會(huì)連在一個(gè)馬達(dá)控制的水閥門上。打開閥門就會(huì)給水箱注水,，關(guān)上閥門就會(huì)讓水箱里的水量下降,。這個(gè)閥門的控制信號(hào)就是我們控制的變量，它也是這個(gè)系統(tǒng)的輸入來保持這個(gè)水箱水量的固定,。
　　PID控制器可以用來控制任何可以被測量的并且可以被控制變量,。比如，它可以用來控制溫度,，壓強(qiáng),，流量，化學(xué)成分,，速度等等,。汽車上的巡航定速功能就是一個(gè)例子。
　　一些控制系統(tǒng)把數(shù)個(gè)PID控制器串聯(lián)起來,，或是鏈成網(wǎng)絡(luò),。這樣的話，一個(gè)主控制器可能會(huì)為其他控制輸出結(jié)果,。一個(gè)常見的例子是馬達(dá)的控制,。我們會(huì)常常需要馬達(dá)有一個(gè)控制的速度并且停在一個(gè)確定的位置。這樣呢,，一個(gè)子控制器來管理速度,，但是這個(gè)子控制器的速度是由控制馬達(dá)位置的主控制器來管理的。
　　連合和串聯(lián)控制在化學(xué)過程控制系統(tǒng)中是很常見的,。
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理論

　　PID是以它的三種糾正算法而命名的,。這三種算法都是用加法調(diào)整被控制的數(shù)值。而實(shí)際上這些加法運(yùn)算大部分變成了減法運(yùn)算因?yàn)楸患訑?shù)總是負(fù)值,。這三種算法是：
　　比例- 來控制當(dāng)前,，誤差值和一個(gè)負(fù)常數(shù)P（表示比例）相乘,，然后和預(yù)定的值相加。P只是在控制器的輸出和系統(tǒng)的誤差成比例的時(shí)候成立,。這種控制器輸出的變化與輸入控制器的偏差成比例關(guān)系,。比如說，一個(gè)電熱器的控制器的比例尺范圍是10°C,，它的預(yù)定值是20°C,。那么它在10°C的時(shí)候會(huì)輸出100%，在15°C的時(shí)候會(huì)輸出50%,，在19°C的時(shí)候輸出10％,，注意在誤差是0的時(shí)候，控制器的輸出也是0,。
　　積分 - 來控制過去,，誤差值是過去一段時(shí)間的誤差和，然后乘以一個(gè)負(fù)常數(shù)I,，然后和預(yù)定值相加,。I從過去的平均誤差值來找到系統(tǒng)的輸出結(jié)果和預(yù)定值的平均誤差。一個(gè)簡單的比例系統(tǒng)會(huì)振蕩,，會(huì)在預(yù)定值的附近來回變化,，因?yàn)橄到y(tǒng)無法消除多余的糾正。通過加上一個(gè)負(fù)的平均誤差比例值,，平均的系統(tǒng)誤差值就會(huì)總是減少,。所以，zui終這個(gè)PID回路系統(tǒng)會(huì)在預(yù)定值定下來,。
　　導(dǎo)數(shù) - 來控制將來,，計(jì)算誤差的一階導(dǎo)，并和一個(gè)負(fù)常數(shù)D相乘,，zui后和預(yù)定值相加,。這個(gè)導(dǎo)數(shù)的控制會(huì)對(duì)系統(tǒng)的改變作出反應(yīng)。導(dǎo)數(shù)的結(jié)果越大,，那么控制系統(tǒng)就對(duì)輸出結(jié)果作出更快速的反應(yīng),。這個(gè)D參數(shù)也是PID被稱為可預(yù)測的控制器的原因,。D參數(shù)對(duì)減少控制器短期的改變很有幫助,。一些實(shí)際中的速度緩慢的系統(tǒng)可以不需要D參數(shù)。 用更專業(yè)的話來講,，一個(gè)PID控制器可以被稱作一個(gè)在頻域系統(tǒng)的濾波器,。這一點(diǎn)在計(jì)算它是否會(huì)zui終達(dá)到穩(wěn)定結(jié)果時(shí)很有用。如果數(shù)值挑選不當(dāng),，控制系統(tǒng)的輸入值會(huì)反復(fù)振蕩,，這導(dǎo)致系統(tǒng)可能永遠(yuǎn)無法達(dá)到預(yù)設(shè)值,。
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控制規(guī)律的選擇

　　盡管不同類型的控制器，其結(jié)構(gòu),、原理各不相同,，但是基本控制規(guī)律只有三個(gè)：比例（P）控制、積分（I）控制和微分（D）控制,。這幾種控制規(guī)律可以單獨(dú)使用,，但是更多場合是組合使用。如比例（P）控制,、比例-積分（PI）控制,、比例-積分-微分（PID）控制等。
比例（P）控制
　　單獨(dú)的比例控制也稱“有差控制”,，輸出的變化與輸入控制器的偏差成比例關(guān)系,，偏差越大輸出越大。實(shí)際應(yīng)用中,，比例度的大小應(yīng)視具體情況而定,，比例度太小，控制作用太弱,，不利于系統(tǒng)克服擾動(dòng),，余差太大，控制質(zhì)量差,，也沒有什么控制作用,；比例度太大，控制作用太強(qiáng),，容易導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差,，引發(fā)振蕩。
　　對(duì)于反應(yīng)靈敏,、放大能力強(qiáng)的被控對(duì)象,，為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)使比例度稍小些,；而對(duì)于反應(yīng)遲鈍,，放大能力又較弱的被控對(duì)象，比例度可選大一些,，以提高整個(gè)系統(tǒng)的靈敏度,，也可以相應(yīng)減小余差。
　　單純的比例控制適用于擾動(dòng)不大,，滯后較小,，負(fù)荷變化小，要求不高，允許有一定余差存在的場合,。工業(yè)生產(chǎn)中比例控制規(guī)律使用較為普遍,。
比例積分（PI）控制
　　比例控制規(guī)律是基本控制規(guī)律中zui基本的、應(yīng)用zui普遍的一種,，其zui大優(yōu)點(diǎn)就是控制及時(shí),、迅速。只要有偏差產(chǎn)生,，控制器立即產(chǎn)生控制作用,。但是，不能zui終消除余差的缺點(diǎn)限制了它的單獨(dú)使用,?？朔嗖畹霓k法是在比例控制的基礎(chǔ)上加上積分控制作用。
　　積分控制器的輸出與輸入偏差對(duì)時(shí)間的積分成正比,。這里的“積分”指的是“積累”的意思,。積分控制器的輸出不僅與輸入偏差的大小有關(guān)，而且還與偏差存在的時(shí)間有關(guān),。只要偏差存在,，輸出就會(huì)不斷累積（輸出值越來越大或越來越小）,，一直到偏差為零,，累積才會(huì)停止。所以,，積分控制可以消除余差,。積分控制規(guī)律又稱無差控制規(guī)律。
　　積分時(shí)間的大小表征了積分控制作用的強(qiáng)弱,。積分時(shí)間越小,，控制作用越強(qiáng)；反之,，控制作用越弱,。
　　積分控制雖然能消除余差，但它存在著控制不及時(shí)的缺點(diǎn),。因?yàn)榉e分輸出的累積是漸進(jìn)的,，其產(chǎn)生的控制作用總是落后于偏差的變化，不能及時(shí)有效地克服干擾的影響,，難以使控制系統(tǒng)穩(wěn)定下來,。所以，實(shí)用中一般不單獨(dú)使用積分控制,，而是和比例控制作用結(jié)合起來,，構(gòu)成比例積分控制。這樣取二者之長,，互相彌補(bǔ),，既有比例控制作用的迅速及時(shí)，又有積分控制作用消除余差的能力,。因此,，比例積分控制可以實(shí)現(xiàn)較為理想的過程控制。
　　比例積分控制器是目前應(yīng)用的一種控制器,，多用于工業(yè)生產(chǎn)中液位,、壓力、流量等控制系統(tǒng),。由于引入積分作用能消除余差,，彌補(bǔ)了純比例控制的缺陷，獲得較好的控制質(zhì)量,。但是積分作用的引入,，會(huì)使系統(tǒng)穩(wěn)定性變差。對(duì)于有較大慣性滯后的控制系統(tǒng),，要盡量避免使用,。
比例微分（PD）控制
　　比例積分控制對(duì)于時(shí)間滯后的被控對(duì)象使用不夠理想。所謂“時(shí)間滯后”指的是：當(dāng)被控對(duì)象受到擾動(dòng)作用后,，被控變量沒有立即發(fā)生變化,，而是有一個(gè)時(shí)間上的延遲，比如容量滯后,，此時(shí)比例積分控制顯得遲鈍,、不及時(shí)。為此,，人們?cè)O(shè)想：能否根據(jù)偏差的變化趨勢來做出相應(yīng)的控制動(dòng)作呢,？猶如有經(jīng)驗(yàn)的操作人員，即可根據(jù)偏差的大小來改變閥門的開度（比例作用）,，又可根據(jù)偏差變化的速度大小來預(yù)計(jì)將要出現(xiàn)的情況,，提前進(jìn)行過量控制，“防患于未然”,。這就是具有“超前”控制作用的微分控制規(guī)律,。微分控制器輸出的大小取決于輸入偏差變化的速度。
　　微分輸出只與偏差的變化速度有關(guān),，而與偏差的大小以及偏差是否存在與否無關(guān),。如果偏差為一固定值，不管多大,，只要不變化,，則輸出的變化一定為零，控制器沒有任何控制作用。微分時(shí)間越大,，微分輸出維持的時(shí)間就越長,，因此微分作用越強(qiáng)；反之則越弱,。當(dāng)微分時(shí)間為0時(shí),，就沒有微分控制作用了。同理,，微分時(shí)間的選取,，也是需要根據(jù)實(shí)際情況來確定的。
　　微分控制作用的特點(diǎn)是：動(dòng)作迅速,，具有超前調(diào)節(jié)功能,，可有效改善被控對(duì)象有較大時(shí)間滯后的控制品質(zhì)；但是它不能消除余差,，尤其是對(duì)于恒定偏差輸入時(shí),，根本就沒有控制作用。因此,，不能單獨(dú)使用微分控制規(guī)律,。
　　比例和微分作用結(jié)合，比單純的比例作用更快,。尤其是對(duì)容量滯后大的對(duì)象,，可以減小動(dòng)偏差的幅度，節(jié)省控制時(shí)間,，顯著改善控制質(zhì)量,。
比例積分微分（PID）控制
　　zui為理想的控制當(dāng)屬比例-積分-微分控制規(guī)律。它集三者之長：既有比例作用的及時(shí)迅速,，又有積分作用的消除余差能力,，還有微分作用的超前控制功能。
　　當(dāng)偏差階躍出現(xiàn)時(shí),，微分立即大幅度動(dòng)作,，抑制偏差的這種躍變；比例也同時(shí)起消除偏差的作用,，使偏差幅度減小,，由于比例作用是持久和起主要作用的控制規(guī)律，因此可使系統(tǒng)比較穩(wěn)定,；而積分作用慢慢把余差克服掉,。只要三個(gè)作用的控制參數(shù)選擇得當(dāng)，便可充分發(fā)揮三種控制規(guī)律的優(yōu)點(diǎn),，得到較為理想的控制效果,。
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PID控制器調(diào)試方法

比例系數(shù)的調(diào)節(jié)
　　比例系數(shù)P的調(diào)節(jié)范圍一般是：0.1--100.
　　如果增益值取 0.1,，PID 調(diào)節(jié)器輸出變化為十分之一的偏差值。如果增益值取 100,， PID 調(diào)節(jié)器輸出變化為一百倍的偏差值,。
　　可見該值越大，比例產(chǎn)生的增益作用越大,。初調(diào)時(shí)，選小一些,，然后慢慢調(diào)大,，直到系統(tǒng)波動(dòng)足夠小時(shí)，再該調(diào)節(jié)積分或微分系數(shù),。過大的P值會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定,，持續(xù)振蕩；過小的P值又會(huì)使系統(tǒng)反應(yīng)遲鈍,。合適的值應(yīng)該使系統(tǒng)由足夠的靈敏度但又不會(huì)反應(yīng)過于靈敏,，一定時(shí)間的遲緩要靠積分時(shí)間來調(diào)節(jié)。
積分系數(shù)的調(diào)節(jié)
　　積分時(shí)間常數(shù)的定義是,，偏差引起輸出增長的時(shí)間,。積分時(shí)間設(shè)為 1秒，則輸出變化 100%所需時(shí)間為 1 秒,。初調(diào)時(shí)要把積分時(shí)間設(shè)置長些,，然后慢慢調(diào)小直到系統(tǒng)穩(wěn)定為止。
微分系數(shù)的調(diào)節(jié)
　　微分值是偏差值的變化率,。例如,，如果輸入偏差值線性變化，則在調(diào)節(jié)器輸出側(cè)疊加一個(gè)恒定的調(diào)節(jié)量,。大部分控制系統(tǒng)不需要調(diào)節(jié)微分時(shí)間,。因?yàn)橹挥袝r(shí)間滯后的系統(tǒng)才需要附加這個(gè)參數(shù)。如果畫蛇添足加上這個(gè)參數(shù)反而會(huì)使系統(tǒng)的控制受到影響,。如果通過比例,、積分參數(shù)的調(diào)節(jié)還是收不到理想的控制要求，就可以調(diào)節(jié)微分時(shí)間,。初調(diào)時(shí)把這個(gè)系數(shù)設(shè)小,，然后慢慢調(diào)大，直到系統(tǒng)穩(wěn)定,。
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PID控制器的參數(shù)整定

　　PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容,。它是根據(jù)被 控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小,。PID控制器參數(shù)整定的方法很多,，概括起來有兩大類：一是理論計(jì)算整定法,。它主要是 依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計(jì)算確定控制器參數(shù),。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用,，還必須通過工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。二是工程整定方法,，它主 要依賴工程經(jīng)驗(yàn),，直接在控制系統(tǒng)的試驗(yàn)中進(jìn)行，且方法簡單,、易于掌握,，在工程實(shí)際中被廣泛采用。PID控制器參數(shù)的工程整定方法,，主要有臨界比例法,、反應(yīng) 曲線法和衰減法。三種方法各有其特點(diǎn),，其共同點(diǎn)都是通過試驗(yàn),，然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù),，都需 要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行zui后調(diào)整與完善?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進(jìn)行 PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：（1）首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作,；（2）僅加入比例控制環(huán)節(jié),，直到系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩， 記下這時(shí)的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期,；（3）在一定的控制度下通過公式計(jì)算得到PID控制器的參數(shù),。
　　在實(shí)際調(diào)試中，只能先大致設(shè)定一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值,，然后根據(jù)調(diào)節(jié)效果修改,。
　　對(duì)于溫度系統(tǒng)：P（%）20--60，I（分）3--10,，D（分）0.5--3
　　對(duì)于流量系統(tǒng)：P（%）40--100,，I（分）0.1--1
　　對(duì)于壓力系統(tǒng)：P（%）30--70，I（分）0.4--3
　　對(duì)于液位系統(tǒng)：P（%）20--80,，I（分）1--5
　　參數(shù)整定找*,，從小到大順序查
　　先是比例后積分，zui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(fù)慢，積分時(shí)間往下降
　　曲線波動(dòng)周期長,，積分時(shí)間再加長
　　曲線振蕩頻率快,，先把微分降下來
　　動(dòng)差大來波動(dòng)慢,。微分時(shí)間應(yīng)加長
　　理想曲線兩個(gè)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(huì)低
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PID與自適應(yīng)PID的區(qū)別：

　　首先弄清楚什么是自適應(yīng)控制
　　在生產(chǎn)過程中為了提高產(chǎn)品質(zhì)量,，增加產(chǎn)量，節(jié)約原材料,，要求生產(chǎn)管理及生產(chǎn)過程始終處于*工作狀態(tài),。因此產(chǎn)生了一種*控制的方法，這就叫自適應(yīng)控制,。在這種控制中要求系統(tǒng)能夠根據(jù)被測參數(shù),，環(huán)境及原材料的成本的變化而自動(dòng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使系統(tǒng)隨時(shí)處于*狀態(tài),。自適應(yīng)控制包括性能估計(jì)（辨別）,、決策和修改三個(gè)環(huán)節(jié),。它是微機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向,。但由于控制規(guī)律難以掌握，所以推廣起來尚有一些難以解決的問題,。
　　加入自適應(yīng)的pid控制就帶有了一些智能特點(diǎn),，像生物一樣能適應(yīng)外界條件的變化。
　　還有自學(xué)習(xí)系統(tǒng),，就更加智能化了,。