PID控制器是工程领域最常见的控制回路。它由比例、积分和微分三个部分组成。每个部分都用于补偿期望设定值与测量输出之间的误差。这三个部分的总和驱动执行器工作。

比例作用响应当前误差，积分作用响应累积的历史误差，微分作用响应预测的未来误差。它们共同作用，实现快速响应、零稳态误差和阻尼。该控制器易于实现，适用于多种系统，因此被广泛应用于恒温器、无人机、巡航控制和工业流程等领域。

PID调谐参数

• Kp：比例增益，对电流误差做出响应。
• Ki：积分增益，消除稳态误差。
• Kd：导数增益，减少过冲。
• 采样时间：循环运行的频率。
• 防积分饱和：防止积分项变得过大。

调谐是难点。齐格勒-尼科尔斯规则提供了一个起点，手动调谐可以对其进行精细调整。Kp 值过大会导致系统振荡，Ki 值过大会导致过冲，Kd 值过大会放大噪声。目标是使响应能够快速达到设定值，过冲最小，并保持在该值。有些系统通过注入阶跃输入并测量响应来进行自动调谐，而另一些系统则采用基于模型的调谐方法。调谐良好的 PID 控制器几乎感觉不到它的存在，系统能够正常工作。而调谐不良的控制器则会出现振荡、过冲或响应迟缓等问题。PID 控制器并非总是最佳选择，但它几乎总是人们首先尝试的控制器。