发布时间 : 星期六 文章由入门到精通——PID自动调节纵横谈更新完毕开始阅读21ff5dd276a20029bd642d7b
商业管理中也广泛应用负反馈原理。最近老板们总是强调执行力。执行力怎么体现？收集反馈信息。老板们往往要求我们命令要有回复，回复就是反馈。如果老板们还要判断命令是否合理，那就需要用负反馈原理。
我们走路的时候，不能闭着眼睛，因为眼睛是反馈环节。即使视力出现故障，也要有导盲犬、探路棍、盲道等措施弥补，所有这些措施都是提供反馈环节。大脑收集到反馈以后，一定会进行负反馈处理。为什么是负反馈呢？走路的时候，眼睛看路，他会告诉你个信号：偏左了，偏右了，然后让你脑子进行修正。信号发到你脑子里面后，你脑子里要对反馈信号与目标信号相减，然后进行修正。偏左了就向右点，偏右了就向左点。对这个相减的信号就是负反馈。如果相加就是正反馈了，那样走着走着你就掉进坑里去了。
但是，保证你不掉进坑里，那仅仅是给你怎样走路给了一个大致的方向。具体每一步走多大，向左向右偏多少，还要进行具体计算。前面说的都是定性的问题，步子走多大，向左右偏多少是定量的问题。光定性不定量还是没办法控制的。后面还会介绍如何定量。
1-8 IEEE
IEEE是国际电工协会的简称。他致力于控制系统中理论和实践的探讨。我们之所以把IEEE作为自动控制历史的一部分，是因为他为自动控制的发展做出了很大贡献，并且在将来还会不断地做出贡献。如果说以前自动控制的科学家们基本上算是单兵作战的话，那么IEEE可以说是集群作战了。当然，集群作战的模式在贝尔实验室里已经产生了。
IEEE诞生于1954年。目前他有三个期刊：控制系统杂志 (Control Systems Magazine) , 自动控制学报 (Transactions on Automatic Control) 和控制系统技术学报 (Transactions on Control Systems Technology)。会议与会员的研究，基本上代表了自动控制的发展水平。
通过会员之间的交流，产生集群效应，学会有力的推动着自动调节技术的发展。
1-9 著作里程碑
任何学科发展史，都是由无数的科学家的名字和著作串联起来的。任何学科的发展史，也总有那么几个人物著作特别显眼明亮，我们称之为里程碑。
在漫长而又短暂的自动发展历史上，有无数科学家的辛勤努力，都值得我们景仰。其中，奠定了自动控制基础的三本著作最值得我们关注： 1、《信息论》，作者香浓（Claude Elwood Shannon）（国内普遍翻译为香农，我认为作为自动控制鼻祖之一人物，这个翻译不够浪漫，所以就擅自篡改为香浓哈）。1948年，香农在《贝
尔系统技术杂志》第27卷上发表了一篇论文：《通讯的数学理论》，1949年又发表《噪声中的通讯》。这两篇文章奠定了《信息论》的基础。
以前学习热力学，对热力学简直到了膜拜的地步。正好当时流行一个理论：由热力学看宇宙的哲学。也喜欢得不得了，以为熵可以推广到一切。后来发现问题了。对熵概念就冷淡了。
再后来发现，熵的关于哲学的推广虽然有问题，可是上的应用也非常广泛。计算机信息处理有熵，股票的书籍里有熵，香浓的信息论也有熵，叫做信息熵。熵的概念最初是度量热力学中热量的传播的，信息熵适度两一个信息源能够提供多少新的信息的。信息熵是香浓弄出的概念。 2、《控制论》，作者维纳。前面介绍过了，这里忽略。
3、PID控制法的创立。虽然说现在诞生了行行色色的先进控制方法，许多可以代替PID控制法，可是到目前为止，没有任何一种新的控制法有PID应用这么广泛。并且，新兴的先进控制法中，有许多也融合进了PID的控制原理，或者干脆叠加上PID控制法。
另外一个可资借鉴的一个老外收集的PID控制器大事记（年表）作者：Vance J.VanDoren。
1788年：James Watt为其蒸汽机配备飞球调速器，第一种具有比例控制能力的机械反馈装置。
1933年：Tayor公司（现已并入ABB公司）推出56R Fulscope型控制器，第一种具有全可调比例控制能力的气动式调节器。
1934-1935年：Foxboro 公司推出40型气动式调节器，第一种比例积分式控制器。
1940年：Tayor公司推出Fulscope 100，第一种拥有装在一个单元中的全PID控制能力的气动式控制器。
1942年：Tayor 公司的 John G. Ziegler 和 Nathaniel B. Nichols 公布著名的Ziegler-Nichols 整定准则。
第二次世界大战期间，气动式 PID 控制器用于稳定火控伺服系统，以及用于合成橡胶、高辛烷航空燃料及第一颗原子弹所使用的U-235 等材料的生产控制。
1951年：Swartwout公司（现已并入Prime Measurement Products公司）推出其Autronic产品系列，第一种基于真空管技术的电子控制器。
1959年：Bailey Meter公司（现已并入ABB公司）推出首个全固态电子控制器。
1964年：Tayor公司展示第一个单回路数字式控制器，但未进行大批量销售。
1969年：Honeywell公司推出Vutronik过程控制器产品系列，这种产品具有从负过程变量而不是直接从误差上来计算的微分作用。
1975年：Process Systems公司（现已并入MICON Systems公司）推出P-200型控制器，第一种基于微处理器的PID控制器。
1976年：Rochester Instrument systems公司（现已并入AMETEK Power Instruments）推出Media控制器，第一种封装型数字式PI及PID控制器产品。
1980年至今年：各种其他控制器技术开始从大学及研究机构走向工业界，用于在更为困难的控制回路中使用。这其中包括人工智能、自适应控制以及模型预测控制等。
原文：《PID: 控制领域的常青树》。
链接：http://www.gkong.com/gk_media/at_content.asp?id=2 1-10 调节器
控制理论这个大厦基本上建立起来了。其实我更关心的是PID控制方法的建立。说老实话，我总觉得维纳虽然伟大，可是总觉得他的理论不那么“精巧”，说白了谁都能明白。相比之下，我对PID理论的发明人更加佩服。说起来非常简单，不就是比例积分微分运算么，可具体要提出这种方法，还是需要一定的天才的。
PID是什么？
要弄清楚怎样定量之前，我们先要理解一个最基本的概念：调节器。调节器是干什么的？调节器就是人的大脑，就是一个调节系统的核心。任何一个控制系统，只要具备了带有PID的大脑或者说是控制方法，那它就是自动调节系统。如果没有带PID的控制方法呢？那可不一定不是自动调节系统，因为后来又涌现各种控制思想。比如时下研究风头最劲的模糊控制，以前还有神经元控制等等；后来又产生了具有自组织能力的调节系统，说白了也就是自动整定参数的能力；还有把模糊控制，或者神经元控制与PID结合在一起应用的综合控制等等。在后面咱们还会有介绍。咱们这个文章，只要不加以特殊说明，都是指的是传统的PID控制。可以这样说：凡是具备控制思想和调节方法的系统都叫自动调节系统。而放置最核心的调节方法的东西叫做调节器。
基本的调节器具有两个输入量：被调量和设定值。被调量就是反映被调节对象的实际波动的量值。比如水位温度压力等等；设定值顾名思义，是人们设定的值，也就是人们期望被调量需要达到的值。被调量肯定是经常变化的。而设定值可以是固定的，也可以是经常变化的，比如电厂的AGC系统，机组负荷的设定值就是个经常变化的量。
基本的调节器至少有一个模拟量输出。大脑根据情况运算之后要发布命令了，它发布一个精确的命令让执行机构去按照它的要求动作。在大脑和执行机构（手）之间还会有其他的环节，比如限幅、伺服放大器等等。有的限幅功能做在大脑里，有的伺服放大器做在执行机构里。
上面说的输入输出三个量是调节器最重要的量，其它还有许多辅助量。比如为了实现手自动切换，需要自动指令；为了安全，需要偏差报警等等。这些可以暂不考虑。为了思考的方便，咱们只要记住这三个量：设定值、被调量、输出指令。
事实上，为了描述方便，大家习惯上更精简为两个量：输入偏差和输出指令。输入偏差是被调量和设定值之间的差值，这就不用罗嗦了吧？
1-11 再说PID
回到刚才的提问：什么是PID？
P就是比例，就是输入偏差乘以一个系数；
I就是积分，就是对输入偏差进行积分运算；
D就是微分，对输入偏差进行微分运算。
就这么简单。很多年后，我还始终认为：这个理论真美！
其实这个方法已经被广大系统维护者所采用，浅白一点说，就是先把系统调为纯比例作用，然后增强比例作用让系统震荡，记录下比例作用和震荡周期，然后这个比例作用乘以0.6，积分作用适当延长。虽然本文的初衷是力图避免繁琐的计算公式，而用门外汉都能看懂的语言来叙述工程问题，可是对于最基本的公式还要涉及以下的，况且这个公式也很简单，感兴趣的看一下，不感兴趣的可以不看哈。公式表达如下：
Ｋｐ ＝ ０．６*Ｋｍ
Ｋｄ ＝ Ｋｐ*π／4*ω
Ｋｉ ＝ Ｋｐ*ω／π
Ｋｐ为比例控制参数
Ｋｄ为微分控制参数