（四）调整PID控制器参数的指南

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（四）调整PID控制器参数的指南

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一、控制系统设计快速入门和环境

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首先确定一下控制任务。快速、精准地控制，必要的稳定性，时域（上升时间、超调等），频域（带宽、阻尼比）然后明白控制系统特点。类积分器？开环稳定性、高度非线性？非最小相位？[1]选择一个控制框架。比如说PID当然也要进行参数调整。Tune controller最后验证是否符合控制任务要求二、如何调整PID控制器？

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有很多方法可以用来整定PID控制器：

手动调整。该方法是通过调整者对控制理论的知识和经验，手动调节PID控制器参数，也就是根据系统的响应、稳态误差和振荡情况，逐步调整比例系数、积分时间、微分时间以达到所需的控制效果；基于规则调整。这种方法依赖于已经确定的经验法。比如Ziegler-Nichols就是一种基于规则的整定方法，根据系统的临界阻尼振荡响应来确定合适的PID参数；自动调整。使用软件或自动化工具进行PID自动调整。这些工具可以根据系统的输入-输出数据，使用优化的算法或者系统辨识技术来自动调整PID参数，常见的方法如遗传算法、粒子群优化等 2.1 手动或者基于规则调整

手动调整，比如说使用开环传递函数。这种方法可能需要迭代多次且有很多缺点。比如，耗时、潜在的损坏硬件的可能性；基于规则的调整方法，比如说Ziegler-Nichols和Cohen-Coon，其缺点则是对于某些控制对象无效，比如不稳定对象、高阶对象，或者没有或者很少的时间延迟。在这里插入图片描述

2.2 自动调整PID控制器增益

你可以使用软件自动调整PID控制器增益。一个典型的自动PID的工作流如下：

从输入和输出测试数据中辨识控制模型PID控制建模（比如MATLAB中的PID对象或者Simulink中的PID控制块）自动迭代式调整PID各参数批处理多个控制器调整单输入单输出（SISO）PID控制器以及多回路（multiloop）PID控制器架构

[1] 在传统的线性控制系统中，系统的传递函数通常被分解为最小相位（minimum phase）和非最小相位（non-minimum phase）两部分。最小相位系统具有良好的稳定性和因果性，它们对输入信号的响应能够快速衰减并达到稳定状态。非最小相位系统的响应可能会包含振荡或反向反馈，从而引入不希望的效应。

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