PID控制是一种反馈控制，它根据设定值和测量值之间的差异来调整被操纵变量。

以温度控制为例，如果设定温度为200℃，而当前温度为180℃，则需要进行操作以提高温度。随后，当温度逐渐接近设定值（如190℃、195℃）时，需要调整操作量，以防止温度升得过高。

在PID控制中，控制对象的状态被持续监测，并确定操纵变量以使其更接近目标值。

SV、PV、偏差、MV的关系

如果 SV 为 200°C，PV 为 180°C，则当前温度比目标温度低 20°C。在 PID控制中，该偏差用于确定 MV。

但是，不是只看当前的偏差。也利用偏差持续到什么程度，偏差是怎样变化的。这种差异导致P, I和D的角色。

除了PID控制之外，还有其他方法可以使温度更接近目标值。为了理解为什么需要PID控制，最好先从更简单的控制入手。

采用开/关控制，温度容易波动。

最简单的方法是打开或关闭加热器。是比设定温度低的话就打开加热器，高的话就关闭的想法。

但是，当加热器关闭时，加热的影响不会消失。由于加热器和物体中仍有热量，因此即使关闭加热器，温度也可能升高。

相反，即使温度下降并打开加热器，温度也不一定会立即上升。因此，温度可能会在设定值附近上升或下降。

在 P控制中，操纵变量根据偏差而改变。

在 P控制中，操纵变量不仅根据其开或关的状态进行改变，还根据其与目标值的偏差进行改变。

这是一种思维方式，如果远离设定值，则放大操作，如果接近设定值，则缩小操作。

另一方面，仅使用P操作时，即使控制稳定后，设定值和测量值之间仍可能存在差异。这种持续存在的差异称为“偏移修正”。

控制是通过结合 P、I 和 D 来实现的。

因此，将P动作与I动作和D动作组合。I行为朝着减小持续偏差的方向工作，D行为考虑偏差的变化。

通过结合 P.I.D. 的功能，不仅可以控制接近目标值，还可以考虑围绕设定值的稳定性。

P表示比例。P行为是根据当前偏差改变操作量的行为。

设定值和测量值之间的差值越大，操作量越大;差值越小，操作量越小。

什么是比例带?

在温度计中，“比例带”有时用于设置 P 操作。比例带是参数，表示被控变量成比例变化的范围。

比例带越小，同一偏差的操作量变化越大。相反，比例带越大，操作量的变化就越小。

I代表积分。I行为根据偏差随时间累积的程度来改变操作量。

例如，假定设定温度为200°C,但稳定在198°C。现在的偏差只有2°C。但是，如果2°C的偏差持续很长时间，则小偏差仍然存在。

在 I 操作中，操纵变量会发生变化，以解释此类偏差的累积。因此，它用于减少仅使用 P 操作时可能存在的偏移修正。

积分时间

与 I 作用相关的一个关键参数是“积分时间”。积分时间决定了 I 作用对持续偏差的影响速度。

增加动作强度并非总是好事。如果对控制对象的影响过强，可能会导致操纵输入发生大幅调整，进而造成控制不稳定。

D代表导数。D行为根据偏差的变化情况改变操作量。

例如，假定设置温度为200°C,当前温度为190°C。仅从目前的温度来看，仍然需要加热，因为它仍然低于10°C。

但是，如果温度上升非常快，则继续进行大操作可能会超过设定温度。D行为会根据这些变化调整操作量。

因此，有时会朝着抑制急剧变化的方向起作用。

什么是微分时间?

与D作用相关的一个关键参数是“导数时间”。D作用对变化的影响取决于导数时间。

在实际设置中，你需要考虑控制对象的特性以及它们如何与 P 和 I 结合。

P、I、D分别使用不同的信息。

简单整理的话，有P是现在的偏差，I是偏差的积累，D是看到偏差的变化的区别。

PID控制将每个动作的结果合并，以确定最终的操作数量。PID控制的一个关键特点是它结合了三个不同角色的动作。

在PID控制中，会根据控制的对象来设置P、I、D各自的功能。在温度调节器中，比例带、积分时间、微分时间等被用作PID常数。

即使使用设计控制相同温度 200°C 的设备，温度变化的方式也会因设备类型（小型加热罐、大型加热炉或加热空气或液体的设备）而有所不同。

PID常数会根据控制系统的特性而变化。

合适的 PID常数取决于控制系统的热容量、温度变化率、死区时间、加热器的容量、传感器的位置、负载波动和外部干扰等因素。

因此，简单地将一台设备中控制良好的 PID常数设置到另一台设备上并不能保证获得相同的结果。

改变PID常数也会改变温度接近目标值的过程。通过观察温度随时间的变化，可以评估当前的控制状态。

上升

这是控制开始后，PV接近SV附近的过程。

超出

PV暂时超过SV。

鸭舌草

PV在SV周围周期性地持续上升和下降的状态。

整定时间

这是从控制开始到 PV 在 SV 附近稳定下来所花费的时间。

偏移修正

这是即使在控制稳定后，SV 和 PV 之间仍然存在的稳态差异。

通过观察这些控制响应，您可以明确需要改进的地方。接下来，重点将从“PID是什么”转移到“如何调整PID”的实际操作上。

什么是PID整定？从温度控制波形的角度讲解PID整定的基本原理。

PID（常数）不仅可以通过人工在确认控制响应的同时进行调整，还可以利用调节器等功能自动求得。这一功能即自整定（AT）。

在自整定中，PID常数是通过控制系统的响应来确定的。

什么是自整定？自动调整PID常数的机制和注意事项。

当温度不稳定时，人们很容易认为改变PID常数就能改善情况。然而，PID控制只是控制回路的一部分。

传感器是否正确测量

如果温度传感器的类型、安装位置和插入深度不合适，则可能无法正确采集控制物体的温度。

加热器和操作设备能否实现必要的操作

如果加热器的功率不足以满足所需热量，即使调整PID常数，也无法以足够的速度升高温度。此外，将调节器设定的MV值转换为实际加热器功率等的操作设备控制也会影响结果。

热容量和浪费的时间是否很大

设备和对象物的热容量大的话，从操作到温度变化要花时间。当加热器与传感器分离时，传感器需要一些时间来捕捉操作的影响。

干扰和负载波动是否很大?

门的开关、物料输入、流量变化和环境温度变化也会影响PV值。当控制系统本身的条件发生显著变化时，仅使用恒定的PID常数很难始终获得相同的响应。

根据设备的特性，仅靠单个 PID控制可能难以获得所需的响应。

级联控制

级联控制结合了多个控制回路。当加热器和控制方式。

什么是串级控制？它是一种利用两个控制回路来稳定温度的机制。

前馈控制

这是一种通过捕捉物料投入和流量变化等干扰，并在其影响反映在控制结果之前进行调节的理念。它与PID控制并非互斥，有时会根据具体目的进行组合使用。

Z轴控制

在CHINO，我们开发了独特的温度控制方法——“Z 型控制”。Z 型控制技术源于对臭菘产热和温度调节控制研究。

什么是 Z 型控制？这是 Chino 公司独有的温度控制技术，源于对臭菘的研究。