PID控制在非线性时延离散混沌系统中的应用(3)

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1 PID 的工业背景：

PID 调节可以算是连续系统之中使用最大、技术方面最成熟的调节方式之一了，它的调节其实就是依靠输入的偏差值，按照不同的积分、微分和比例的函数关系来实现运算的，结果则是输出控制。可以说，在很多的控制领域，PID 控制算法都有了很大的效果，最为突出的就是单片机和 DSP、微机这些数字芯片实现的的数字 PID 控制算法则有了更进一步的完善，因为它灵活的软件系统。

容易实现、控制效果好和结构简单、鲁棒性强都是 PID 控制器的特点，所以实现了它是当今社会最稳定的控制方法的条件。因为它完整的理论分析体系和明确的参数物理意义，在工业控制中有了很大的使用。

图 1-1 PID 控制原理在现实中的运用

在当今社会，工业自动化早已经变成衡量各个行业现代化水平的重要标志之一。与此同时，控制理论在经历了由古典控制理论、现代控制理论、智能控制理论这几个阶段的发展。现在的自动控制系统也是由闭环控制系统和开环控制系统组成的。传感器、控制器、变送器、执行机构、输出输入接口都包含在一个控制系统中。经过输出接口、执行机构，在加入被控制系统上就完成了控制器的输出。要经过传感器、变送器，通过接口传送至控制器才能控制系统的被控量。不一样的控制系统，它们的变送器、传感器和执行机构都是不一样的。举例来说压力控制系统就一定要使用压力传感器，温度传感器就可以用来实现电加热的系统控制。在当今社会，已经有了许多 PID 控制和它的控制器还有智能 PID 控制器，而且

它们的产品在工业上也得到了很大的应用，已经产出了五花八门的 PID 控制器产品，大部分公司的开发趋势也慢慢向拥有 PID 参数自整定功能的智能调节器靠近，智能化调整或校正、自适应算法都可以用 PID 控制器参数的自动调整来完成。不但可以实现温度、压力、流量、液位控制器的控制。而已能够实现 PC 系统的控制等。可编程控制器的 PID 控制则是利用了它的闭环控制模块，因为其能够实现和 ControlNet 的直接连接，还能够实现远程控制功能[1]。

在 1915 年-1940 年，PID 控制系统产生并得到了发展。PID 控制器和它改进过的控制器在整个工业过程控制中已经占据了 90%。泰勒仪器公司的 Nichols 和 Zieiger 等人与 1942 年和 1943 年在开环和闭环的条件下，通过合理的实验研究了积分、微分和比例三个部分在 PID 控制中的作用，并且首次提出了 PID 控制器参数征订这一问题[2]。之后也有很多专人人士和这方面的公司对其投入了研究。在 PID 控制器的参数调整方面研究取得效果经过了 50 多年的不懈研究。PID 参数的调整和优化也有了自适应 PID 控制、预估 PID 控制、模糊 PID 控制、自校正 PID 控制、非线性 PID 控制和神经网络 HD 控制这些高级控制策略。

1.1 PID 控制法的应用：

美国的 Minorsky 与 1922 年经过对船的自动导航的研究之后就提出了控制器的设计方法，这也标志了 PID 控制的诞生[3]。

一直到 20 世纪 80 年代，因为在单回路 PID 控制其中引出了参数整定和自适应控制理论，PID 控制理论终于得到了飞快的发展。

目前，PID 控制算法再整个工业控制中依旧占着主导地位，因为它的可靠性高，算法也简单。因虑到系统的误差和误差积累、误差变化等因素，PID 调节器就比定值开关控温法优秀得多。PID 调节功能前者称之为模拟 PID 调节器，后者则称为数字 PID 调节器。前者由于灵活性大，可以较好的控制。对一个确定的受控系统来说。PID 的控制精度的确是非常让人满意的。