工業生產過程中，對於生產裝置的溫度、壓力、流量、液位等工藝變量常常要求維持在一定的數值上，或按一定的規律變化，以滿足生產工藝的要求。PID控制器是根據PID控制原理對整個控制系統進行偏差調節，從而使被控變量的實際值與工藝要求的預定值一致。不同的控制規律適用於不同的生產過程，必須合理選擇相應的控制規律，否則PID控制器將達不到預期的控制效果。
PID控制器
PID控制器（比例-積分-微分控制器），由比例單元 P、積分單元 I 和微分單元 D 組成。通過Kp， Ki和Kd三個參數的設定。PID控制器主要適用於基本線性和動態特性不隨時間變化的系統。
PID 控制器是一個在工業控制應用中常見的反饋迴路部件。這個控制器把收集到的數據和一個參考值進行比較，然後把這個差別用於計算新的輸入值，這個新的輸入值的目的是可以讓系統的數據達到或者保持在參考值。和其他簡單的控制運算不同，PID控制器可以根據歷史數據和差別的出現率來調整輸入值，這樣可以使系統更加準確，更加穩定。可以通過數學的方法證明，在其他控制方法導致系統有穩定誤差或過程反覆的情況下，一個PID反饋迴路卻可以保持系統的穩定。
反饋迴路基礎
一個控制迴路包括三個部分：
系統的傳感器得到的測量結果控制器作出決定通過一個輸出設備來作出反應控制器從傳感器得到測量結果，然後用需求結果減去測量結果來得到誤差。然後用誤差來計算出一個對系統的糾正值來作爲輸入結果，這樣系統就可以從它的輸出結果中消除誤差。
在一個PID迴路中，這個糾正值有三種算法，消除目前的誤差，平均過去的誤差，和透過誤差的改變來預測將來的誤差。
比如說，假如一個水箱在爲一個植物提供水，這個水箱的水需要保持在一定的高度。一個傳感器就會用來檢查水箱裏水的高度，這樣就得到了測量結果。控制器會有一個固定的用戶輸入值來表示水箱需要的水面高度，假設這個值是保持65％的水量。控制器的輸出設備會連在一個馬達控制的水閥門上。打開閥門就會給水箱注水，關上閥門就會讓水箱裏的水量下降。這個閥門的控制信號就是我們控制的變量，它也是這個系統的輸入來保持這個水箱水量的固定。
PID控制器可以用來控制任何可以被測量的並且可以被控制變量。比如，它可以用來控制溫度，壓強，流量，化學成分，速度等等。汽車上的巡航定速功能就是一個例子。
一些控制系統把數個PID控制器串聯起來，或是鏈成網絡。這樣的話，一個主控制器可能會爲其他控制輸出結果。一個常見的例子是馬達的控制。我們會常常需要馬達有一個控制的速度並且停在一個確定的位置。這樣呢，一個子控制器來管理速度，但是這個子控制器的速度是由控制馬達位置的主控制器來管理的。
連合和串聯控制在化學過程控制系統中是很常見的。
理論
PID是以它的三種糾正算法而命名的。這三種算法都是用加法調整被控制的數值。而實際上這些加法運算大部分變成了減法運算因爲被加數總是負值。這三種算法是：
比例-來控制當前，誤差值和一個負常數P（表示比例）相乘，然後和預定的值相加。P只是在控制器的輸出和系統的誤差成比例的時候成立。這種控制器輸出的變化與輸入控制器的偏差成比例關係。比如說，一個電熱器的控制器的比例尺範圍是10°C，它的預定值是20°C。那麼它在10°C的時候會輸出100%，在15°C的時候會輸出50%，在19°C的時候輸出10％，注意在誤差是0的時候，控制器的輸出也是0。
積分 - 來控制過去，誤差值是過去一段時間的誤差和，然後乘以一個負常數I，然後和預定值相加。I從過去的平均誤差值來找到系統的輸出結果和預定值的平均誤差。一個簡單的比例系統會振盪，會在預定值的附近來回變化，因爲系統無法消除多餘的糾正。通過加上一個負的平均誤差比例值，平均的系統誤差值就會總是減少。所以，最終這個PID迴路系統會在預定值定下來。
導數- 來控制將來，計算誤差的一階導，並和一個負常數D相乘，最後和預定值相加。這個導數的控制會對系統的改變作出反應。導數的結果越大，那麼控制系統就對輸出結果作出更快速的反應。這個D參數也是PID被稱爲可預測的控制器的原因。D參數對減少控制器短期的改變很有幫助。一些實際中的速度緩慢的系統可以不需要D參數。用更專業的話來講，一個PID控制器可以被稱作一個在頻域系統的濾波器。這一點在計算它是否會最終達到穩定結果時很有用。如果數值挑選不當，控制系統的輸入值會反覆振盪，這導致系統可能永遠無法達到預設值。
控制規律的選擇
儘管不同類型的控制器，其結構、原理各不相同，但是基本控制規律只有三個：比例（P）控制、積分（I）控制和微分（D）控制。這幾種控制規律可以單獨使用，但是更多場合是組合使用。如比例（P）控制、比例-積分（PI）控制、比例-積分-微分（PID）控制等。
比例（P）控制
單獨的比例控制也稱“有差控制”，輸出的變化與輸入控制器的偏差成比例關係，偏差越大輸出越大。實際應用中，比例度的大小應視具體情況而定，比例度太小，控制作用太弱，不利於系統克服擾動，餘差太大，控制質量差，也沒有什麼控制作用；比例度太大，控制作用太強，容易導致系統的穩定性變差，引發振盪。
對於反應靈敏、放大能力強的被控對象，爲提高系統的穩定性，應當使比例度稍小些；而對於反應遲鈍，放大能力又較弱的被控對象，比例度可選大一些，以提高整個系統的靈敏度，也可以相應減小余差。
單純的比例控制適用於擾動不大，滯後較小，負荷變化小，要求不高，允許有一定餘差存在的場合。工業生產中比例控制規律使用較爲普遍。
比例積分（PI）控制
比例控制規律是基本控制規律中最基本的、應用最普遍的一種，其最大優點就是控制及時、迅速。只要有偏差產生，控制器立即產生控制作用。但是，不能最終消除餘差的缺點限制了它的單獨使用。克服餘差的辦法是在比例控制的基礎上加上積分控制作用。
積分控制器的輸出與輸入偏差對時間的積分成正比。這裏的“積分”指的是“積累”的意思。積分控制器的輸出不僅與輸入偏差的大小有關，而且還與偏差存在的時間有關。只要偏差存在，輸出就會不斷累積（輸出值越來越大或越來越小），一直到偏差爲零，累積纔會停止。所以，積分控制可以消除餘差。積分控制規律又稱無差控制規律。
積分時間的大小表徵了積分控制作用的強弱。積分時間越小，控制作用越強；反之，控制作用越弱。
積分控制雖然能消除餘差，但它存在着控制不及時的缺點。因爲積分輸出的累積是漸進的，其產生的控制作用總是落後於偏差的變化，不能及時有效地克服干擾的影響，難以使控制系統穩定下來。所以，實用中一般不單獨使用積分控制，而是和比例控制作用結合起來，構成比例積分控制。這樣取二者之長，互相彌補，既有比例控制作用的迅速及時，又有積分控制作用消除餘差的能力。因此，比例積分控制可以實現較爲理想的過程控制。
比例積分控制器是目前應用最爲廣泛的一種控制器，多用於工業生產中液位、壓力、流量等控制系統。由於引入積分作用能消除餘差，彌補了純比例控制的缺陷，獲得較好的控制質量。但是積分作用的引入，會使系統穩定性變差。對於有較大慣性滯後的控制系統，要儘量避免使用。
比例微分（PD）控制
比例積分控制對於時間滯後的被控對象使用不夠理想。所謂“時間滯後”指的是：當被控對象受到擾動作用後，被控變量沒有立即發生變化，而是有一個時間上的延遲，比如容量滯後，此時比例積分控制顯得遲鈍、不及時。爲此，人們設想：能否根據偏差的變化趨勢來做出相應的控制動作呢？猶如有經驗的操作人員，即可根據偏差的大小來改變閥門的開度（比例作用），又可根據偏差變化的速度大小來預計將要出現的情況，提前進行過量控制，“防患於未然”。這就是具有“超前”控制作用的微分控制規律。微分控制器輸出的大小取決於輸入偏差變化的速度。
微分輸出只與偏差的變化速度有關，而與偏差的大小以及偏差是否存在與否無關。如果偏差爲一固定值，不管多大，只要不變化，則輸出的變化一定爲零，控制器沒有任何控制作用。微分時間越大，微分輸出維持的時間就越長，因此微分作用越強；反之則越弱。當微分時間爲0時，就沒有微分控制作用了。同理，微分時間的選取，也是需要根據實際情況來確定的。
微分控制作用的特點是：動作迅速，具有超前調節功能，可有效改善被控對象有較大時間滯後的控制品質；但是它不能消除餘差，尤其是對於恆定偏差輸入時，根本就沒有控制作用。因此，不能單獨使用微分控制規律。
比例和微分作用結合，比單純的比例作用更快。尤其是對容量滯後大的對象，可以減小動偏差的幅度，節省控制時間，顯著改善控制質量。
比例積分微分（PID）控制
最爲理想的控制當屬比例-積分-微分控制規律。它集三者之長：既有比例作用的及時迅速，又有積分作用的消除餘差能力，還有微分作用的超前控制功能。
當偏差階躍出現時，微分立即大幅度動作，抑制偏差的這種躍變；比例也同時起消除偏差的作用，使偏差幅度減小，由於比例作用是持久和起主要作用的控制規律，因此可使系統比較穩定；而積分作用慢慢把餘差克服掉。只要三個作用的控制參數選擇得當，便可充分發揮三種控制規律的優點，得到較爲理想的控制效果。
PID控制器調試方法
比例係數的調節
比例係數P的調節範圍一般是：0.1--100.
如果增益值取 0.1，PID 調節器輸出變化爲十分之一的偏差值。如果增益值取 100， PID 調節器輸出變化爲一百倍的偏差值。
可見該值越大，比例產生的增益作用越大。初調時，選小一些，然後慢慢調大，直到系統波動足夠小時，再該調節積分或微分系數。過大的P值會導致系統不穩定，持續振盪；過小的P值又會使系統反應遲鈍。合適的值應該使系統由足夠的靈敏度但又不會反應過於靈敏，一定時間的遲緩要靠積分時間來調節。
積分系數的調節
積分時間常數的定義是，偏差引起輸出增長的時間。積分時間設爲 1秒，則輸出變化 100%所需時間爲 1 秒。初調時要把積分時間設置長些，然後慢慢調小直到系統穩定爲止。
微分系數的調節
微分值是偏差值的變化率。例如，如果輸入偏差值線性變化，則在調節器輸出側疊加一個恆定的調節量。大部分控制系統不需要調節微分時間。因爲只有時間滯後的系統才需要附加這個參數。如果畫蛇添足加上這個參數反而會使系統的控制受到影響。如果通過比例、積分參數的調節還是收不到理想的控制要求，就可以調節微分時間。初調時把這個係數設小，然後慢慢調大，直到系統穩定。
PID控制器的參數整定
PID控制器的參數整定是控制系統設計的核心內容。它是根據被控過程的特性確定PID控制器的比例係數、積分時間和微分時間的大小。PID控制器參數整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據系統的數學模型，經過理論計算確定控制器參數。這種方法所得到的計算數據未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經驗，直接在控制系統的試驗中進行，且方法簡單、易於掌握，在工程實際中被廣泛採用。PID控制器參數的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然後按照工程經驗公式對控制器參數進行整定。但無論採用哪一種方法所得到的控制器參數，都需要在實際運行中進行最後調整與完善。現在一般採用的是臨界比例法。利用該方法進行 PID控制器參數的整定步驟如下：(1)首先預選擇一個足夠短的採樣週期讓系統工作；(2)僅加入比例控制環節，直到系統對輸入的階躍響應出現臨界振盪，記下這時的比例放大係數和臨界振盪週期；(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數。
在實際調試中，只能先大致設定一個經驗值，然後根據調節效果修改。
對於溫度系統：P（%）20--60，I（分）3--10，D（分）0.5--3
對於流量系統：P（%）40--100，I（分）0.1--1
對於壓力系統：P（%）30--70，I（分）0.4--3
對於液位系統：P（%）20--80，I（分）1--5
參數整定找最佳，從小到大順序查
先是比例後積分，最後再把微分加
曲線振盪很頻繁，比例度盤要放大
曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳
曲線偏離回覆慢，積分時間往下降
曲線波動週期長，積分時間再加長
曲線振盪頻率快，先把微分降下來
動差大來波動慢。微分時間應加長
理想曲線兩個波，前高後低4比1
一看二調多分析，調節質量不會低
PID控制
當今的自動控制技術都是基於反饋的概念。反饋理論的要素包括三個部分：測量、比較和執行。測量關心的變量，與期望值相比較，用這個誤差糾正調節控制系統的響應。
概述
這個理論和應用自動控制的關鍵是，做出正確的測量和比較後，如何才能更好地糾正系統。
PID（比例-積分-微分）控制器作爲最早實用化的控制器已有70多年曆史，現在仍然是應用最廣泛的工業控制器。PID控制器簡單易懂，使用中不需精確的系統模型等先決條件，因而成爲應用最爲廣泛的控制器。
PID控制器由比例單元（P）、積分單元（I）和微分單元（D）組成。其輸入e (t)與輸出u (t)的關係爲
u(t)=kp[e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt]式中積分的上下限分別是0和t
因此它的傳遞函數爲：G(s)=U(s)/E(s)=kp[1+1/(TI*s)+TD*s]
其中kp爲比例係數； TI爲積分時間常數； TD爲微分時間常數
基本用途
它由於用途廣泛、使用靈活，已有系列化產品，使用中只需設定三個參數（Kp， Ti和Td）即可。在很多情況下，並不一定需要全部三個單元，可以取其中的一到兩個單元，但比例控制單元是必不可少的。
首先，PID應用範圍廣。雖然很多工業過程是非線性或時變的，但通過對其簡化可以變成基本線性和動態特性不隨時間變化的系統，這樣PID就可控制了。
其次，PID參數較易整定。也就是，PID參數Kp，Ti和Td可以根據過程的動態特性及時整定。如果過程的動態特性變化，例如可能由負載的變化引起系統動態特性變化，PID參數就可以重新整定。
第三，PID控制器在實踐中也不斷的得到改進，下面兩個改進的例子。
在工廠，總是能看到許多回路都處於手動狀態，原因是很難讓過程在“自動”模式下平穩工作。由於這些不足，採用PID的工業控制系統總是受產品質量、安全、產量和能源浪費等問題的困擾。PID參數自整定就是爲了處理PID參數整定這個問題而產生的。現在，自動整定或自身整定的PID控制器已是商業單迴路控制器和分散控制系統的一個標準。
在一些情況下針對特定的系統設計的PID控制器控制得很好，但它們仍存在一些問題需要解決：
如果自整定要以模型爲基礎，爲了PID參數的重新整定在線尋找和保持好過程模型是較難的。閉環工作時，要求在過程中插入一個測試信號。這個方法會引起擾動，所以基於模型的PID參數自整定在工業應用不是太好。
如果自整定是基於控制律的，經常難以把由負載干擾引起的影響和過程動態特性變化引起的影響區分開來，因此受到干擾的影響控制器會產生超調，產生一個不必要的自適應轉換。另外，由於基於控制律的系統沒有成熟的穩定性分析方法，參數整定可靠與否存在很多問題。
因此，許多自身整定參數的PID控制器經常工作在自動整定模式而不是連續的自身整定模式。自動整定通常是指根據開環狀態確定的簡單過程模型自動計算PID參數。
PID在控制非線性、時變、耦合及參數和結構不確定的複雜過程時，工作地不是太好。最重要的是，如果PID控制器不能控制複雜過程，無論怎麼調參數都沒用。
雖然有這些缺點，PID控制器是最簡單的有時卻是最好的控制器
現實意義
目前工業自動化水平已成爲衡量各行各業現代化水平的一個重要標誌。同時，控制理論的發展也經歷了古典控制理論、現代控制理論和智能控制理論三個階段。智能控制的典型實例是模糊全自動洗衣機等。自動控制系統可分爲開環控制系統和閉環控制系統。一個控制系統包括控制器、傳感器、變送器、執行機構、輸入輸出接口。控制器的輸出經過輸出接口、執行機構，加到被控系統上；控制系統的被控量，經過傳感器，變送器，通過輸入接口送到控制器。不同的控制系統，其傳感器、變送器、執行機構是不一樣的。比如壓力控制系統要採用壓力傳感器。電加熱控制系統的傳感器是溫度傳感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（儀表）已經很多，產品已在工程實際中得到了廣泛的應用，有各種各樣的PID控制器產品，各大公司均開發了具有PID參數自整定功能的智能調節器 (intelligent regulator)，其中PID控制器參數的自動調整是通過智能化調整或自校正、自適應算法來實現。有利用PID控制實現的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實現PID控制功能的可編程控制器(PLC)，還有可實現PID控制的PC系統等等。可編程控制器(PLC) 是利用其閉環控制模塊來實現PID控制，而可編程控制器(PLC)可以直接與ControlNet相連，如Rockwell的PLC-5等。還有可以實現 PID控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix產品系列，它可以直接與ControlNet相連，利用網絡來實現其遠程控制功能。
系統分類
開環控制系統
開環控制系統(open-loop control system)是指被控對象的輸出(被控制量)對控制器(controller)的輸入沒有影響。在這種控制系統中，不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環迴路。
閉環控制系統
閉環控制系統(closed-loop control system)的特點是系統被控對象的輸出(被控制量)會反送回來影響控制器的輸出，形成一個或多個閉環。閉環控制系統有正反饋和負反饋，若反饋信號與系統給定值信號相反，則稱爲負反饋( Negative Feedback)，若極性相同，則稱爲正反饋，一般閉環控制系統均採用負反饋，又稱負反饋控制系統。閉環控制系統的例子很多。比如人就是一個具有負反饋的閉環控制系統，眼睛便是傳感器，充當反饋，人體系統能通過不斷的修正最後作出各種正確的動作。如果沒有眼睛，就沒有了反饋迴路，也就成了一個開環控制系統。另例，當一臺真正的全自動洗衣機具有能連續檢查衣物是否洗淨，並在洗淨之後能自動切斷電源，它就是一個閉環控制系統。
階躍響應
階躍響應是指將一個階躍輸入（step function）加到系統上時，系統的輸出。穩態誤差是指系統的響應進入穩態後，系統的期望輸出與實際輸出之差。控制系統的性能可以用穩、準、快三個字來描述。穩是指系統的穩定性(stability)，一個系統要能正常工作，首先必須是穩定的，從階躍響應上看應該是收斂的；準是指控制系統的準確性、控制精度，通常用穩態誤差來(Steady-state error)描述，它表示系統輸出穩態值與期望值之差；快是指控制系統響應的快速性，通常用上升時間來定量描述。
PID調節方法
PID是工業生產中最常用的一種控制方式，PID調節儀表也是工業控制中最常用的儀表之一，PID 適用於需要進行高精度測量控制的系統，可根據被控對象自動演算出最佳PID控制參數。
PID參數自整定控制儀可選擇外給定（或閥位）控制功能。可取代伺服放大器直接驅動執行機構（如閥門等）。PID外給定（或閥位）控制儀可自動跟隨外部給定值（或閥位反饋值）進行控制輸出（模擬量控制輸出或繼電器正轉、反轉控制輸出）。可實現自動/手動無擾動切換。手動切換至自動時，採用逼近法積算，以實現手動/自動的平穩切換。PID外給定（或閥位）控制儀可同時顯示測量信號及閥位反饋信號。
PID光柱顯示控制儀集數字儀表與模擬儀表於一體，可對測量值及控制目標值進行數字量顯示（雙LED數碼顯示），並同時對測量值及控制目標值進行相對模擬量顯示（雙光柱顯示），
顯示方式爲雙LED數碼顯示+雙光柱模擬量顯示，使測量值的顯示更爲清晰直觀。
PID參數自整定控制儀可隨意改變儀表的輸入信號類型。採用最新無跳線技術，只需設定儀表內部參數，即可將儀表從一種輸入信號改爲另一種輸入信號。
PID參數自整定控制儀可選擇帶有一路模擬量控制輸出（或開關量控制輸出、繼電器和可控硅正轉、反轉控制）及一路模擬量變送輸出，可適用於各種測量控制場合。
PID參數自整定控制儀支持多機通訊，具有多種標準串行雙向通訊功能，可選擇多種通訊方式，如RS-232、RS-485、RS-42等，通訊波特率300～9600bps 儀表內部參數自由設定。可與各種帶串行輸入輸出的設備（
如電腦、可編程控制器、PLC 等）進行通訊，構成管理系統。
1.PID常用口訣:
參數整定找最佳，從小到大順序查
先是比例後積分，最後再把微分加
曲線振盪很頻繁，比例度盤要放大
曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳
曲線偏離回覆慢，積分時間往下降
曲線波動週期長，積分時間再加長
曲線振盪頻率快，先把微分降下來
動差大來波動慢。微分時間應加長
理想曲線兩個波，前高後低4比1
一看二調多分析，調節質量不會低
2.PID控制器參數的工程整定,各種調節系統中P.I.D參數經驗數據以下可參照：
溫度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s
壓力P: P=30~70%,T=24~180s,
液位L: P=20~80%,T=60~300s,
流量L: P=40~100%,T=6~60s。[1]
PID控制的原理和特點
在工程實際中，應用最爲廣泛的調節器控制規律爲比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調節。PID控制器問世至今已有近70年曆史，它以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成爲工業控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或得不到精確的數學模型時，控制理論的其它技術難以採用時，系統控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用PID控制技術最爲方便。即當我們不完全瞭解一個系統和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統參數時，最適合用PID控制技術。PID控制，實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據系統的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。
比例（P）控制
比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關係。當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差（Steady-state error）。
積分（I）控制
在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關係。對一個自動控制系統，如果在進入穩態後存在穩態誤差，則稱這個控制系統是有穩態誤差的或簡稱有差系統（System with Steady-state Error）。爲了消除穩態誤差，在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決於時間的積分，隨着時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨着時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩態誤差進一步減小，直到等於零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統在進入穩態後無穩態誤差。
微分（D）控制
在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關係。自動控制系統在克服誤差的調節過程中可能會出現振盪甚至失穩。其原因是由於存在有較大慣性組件（環節）或有滯後(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落後於誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等於零，甚至爲負值，從而避免了被控量的嚴重超調。所以對有較大慣性或滯後的被控對象，比例+微分(PD)控制器能改善系統在調節過程中的動態特性。
PID控制器的參數整定
PID控制器的參數整定是控制系統設計的核心內容。它是根據被控過程的特性確定PID控制器的比例係數、積分時間和微分時間的大小。PID控制器參數整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據系統的數學模型，經過理論計算確定控制器參數。這種方法所得到的計算數據未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經驗，直接在控制系統的試驗中進行，且方法簡單、易於掌握，在工程實際中被廣泛採用。PID控制器參數的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。兩種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然後按照工程經驗公式對控制器參數進行整定。但無論採用哪一種方法所得到的控制器參數，都需要在實際運行中進行最後調整與完善。現在一般採用的是臨界比例法。利用該方法進行 PID控制器參數的整定步驟如下：(1)首先預選擇一個足夠短的採樣週期讓系統工作；(2)僅加入比例控制環節，直到系統對輸入的階躍響應出現臨界振盪，記下這時的比例放大係數和臨界振盪週期；(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數。
在實際調試中，只能先大致設定一個經驗值，然後根據調節效果修改。
對於溫度系統：P（%）20--60，I（分）3--10，D（分）0.5--3
對於流量系統：P（%）40--100，I（分）0.1--1
對於壓力系統：P（%）30--70，I（分）0.4--3
對於液位系統：P（%）20--80，I（分）1--5
參數整定找最佳，從小到大順序查
先是比例後積分，最後再把微分加
曲線振盪很頻繁，比例度盤要放大
曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳
曲線偏離回覆慢，積分時間往下降
曲線波動週期長，積分時間再加長
曲線振盪頻率快，先把微分降下來
動差大來波動慢。微分時間應加長
理想曲線兩個波，前高後低4比1
一看二調多分析，調節質量不會低
PID控制實現
PID 的反饋邏輯
各種變頻器的反饋邏輯稱謂各不相同，甚至有類似的稱謂而含義相反的情形。系統設計時應以所選用變頻器的說明書介紹爲準。所謂反饋邏輯，是指被控物理量經傳感器檢測到的反饋信號對變頻器輸出頻率的控制極性。例如中央空調系統中，用回水溫度控制調節變頻器的輸出頻率和水泵電機的轉速。冬天制熱時，如果回水溫度偏低，反饋信號減小，說明房間溫度低，要求提高變頻器輸出頻率和電機轉速，加大熱水的流量；而夏天製冷時，如果回水溫度偏低，反饋信號減小，說明房間溫度過低，可以降低變頻器的輸出頻率和電機轉速．減少冷水的流量。由上可見，同樣是溫度偏低，反饋信號減小，但要求變頻器的頻率變化方向卻是相反的。這就是引入反饋邏輯的原由。
打開 PID 功能
要實現閉環的 PID 控制功能，首先應將 PID 功能預置爲有效。具體方法有兩種：一是通過變頻器的功能參數碼預置，例如，康沃 CVF-G2 系列變頻器，將參數 H-48 設爲 O 時，則無 PID 功能；設爲 1 時爲普通 PID 控制；設爲 2 時爲恆壓供水 PID 。二是由變頻器的外接多功能端子的狀態決定。例如安川 CIMR-G 7A 系列變頻器，如圖 1 所示，在多功能輸入端子 Sl-S10 中任選一個，將功能碼 H1-01 ～ H1-10( 與端子 S1-S10 相對應 ) 預置爲 19 ，則該端子即具有決定 PI[) 控制是否有效的功能，該端子與公共端子 SC “ ON ”時無效，“ OFF ”時有效。應注意的是．大部分變頻器兼有上述兩種預置方式，但有少數品牌的變頻器只有其中的一種方式。
在一些控制要求不十分嚴格的系統中，有時僅使用 PI 控制功能、不啓動 D 功能就能滿足需要，這樣的系統調試過程比較簡單。
目標信號與反饋信號
欲使變頻系統中的某一個物理量穩定在預期的目標值上，變頻器的 PID 功能電路將反饋信號與目標信號不斷地進行比較，並根據比較結果來實時地調整輸出頻率和電動機的轉速。所以，變頻器的 PID 控制至少需要兩種控制信號：目標信號和反饋信號。這裏所說的目標信號是某物理量預期穩定值所對應的電信號，亦稱目標值或給定值；而該物理量通過傳感器測量到的實際值對應的電信號稱爲反饋信號，亦稱反饋量或當前值。 PID 控制的功能示意圖見圖 2 。圖中有一個 PID 開關。可通過變頻器的功能參數設置使 PID 功能有效或無效。 PID 功能有效時，由 PID 電路決定運行頻率； PID 功能無效時，由頻率設定信號決定運行頻率。 PID 開關、動作選擇開關和反饋信號切換開關均由功能參數的設置決定其工作狀態。
目標值給定
如何將目標值 ( 目標信號 ) 的命令信息傳送給變頻器，各種變頻器選擇了不同的方法，而歸結起來大體上有如下兩種方案：一是自動轉換法，即變頻器預置 PID 功能有效時，其開環運行時的頻率給定功能自動轉爲目標值給定．如表 2 中的安川 CIMR-G 7A 與富士 P11S 變頻器。二是通道選擇法，如表 2 中的康沃 CVF-G2 、森蘭 SB12 和普傳 P17000 系列變頻器。
以上介紹了目標信號的輸入通道，接着要確定目標值的大小。由於目標信號和反饋信號通常不是同一種物理量。難以進行直接比較，所以，大多數變頻器的目標信號都用傳感器量程的百分數來表示。例如，某儲氣罐的空氣壓力要求穩定在 1 ． 2MPa ，壓力傳感器的量程爲 2MPa ，則與 1 ． 2MPa 對應的百分數爲 60 %，目標值就是 60 %。而有的變頻器的參數列表中，有與傳感器量程上下限值對應的參數，例如富士 P11S 變頻器，將參數 E40( 顯示係數 A) 設爲 2 ，即壓力傳感器的量程上限 2MPa ：參數 E41( 顯示係數 B) 設爲 0 ，即量程下限爲 0 ，則目標值爲 1 ． 2 。即壓力穩定值爲 1 ． 2 MPa 。目標值即是預期穩定值的絕對值。
反饋信號的連接
各種變頻器都有若干個頻率給定輸入端，在這些輸入端子中，如果已經確定一個爲目標信號的輸入通道，則其他輸入端子均可作爲反饋信號的輸入端。可通過相應的功能參數碼選擇其中的一個使用。比較典型的幾種變頻器反饋信號通道選擇見表 3 。
P 、 I 、 D 參數的預置與調整
比例增益 P
變頻器的 PID 功能是利用目標信號和反饋信號的差值來調節輸出頻率的，一方面，我們希望目標信號和反饋信號無限接近，即差值很小，從而滿足調節的精度：另一方面，我們又希望調節信號具有一定的幅度，以保證調節的靈敏度。解決這一矛盾的方法就是事先將差值信號進行放大。比例增益 P 就是用來設置差值信號的放大係數的。任何一種變頻器的參數 P 都給出一個可設置的數值範圍，一般在初次調試時， P 可按中間偏大值預置．或者暫時默認出廠值，待設備運轉時再按實際情況細調。
積分時間
如上所述．比例增益 P 越大，調節靈敏度越高，但由於傳動系統和控制電路都有慣性，調節結果達到最佳值時不能立即停止，導致“超調”，然後反過來調整，再次超調，形成振盪。爲此引入積分環節 I ，其效果是，使經過比例增益 P 放大後的差值信號在積分時間內逐漸增大 ( 或減小 ) ，從而減緩其變化速度，防止振盪。但積分時間 I 太長，又會當反饋信號急劇變化時，被控物理量難以迅速恢復。因此， I 的取值與拖動系統的時間常數有關：拖動系統的時間常數較小時，積分時間應短些；拖動系統的時間常數較大時，積分時間應長些。
微分時間 D
微分時間 D 是根據差值信號變化的速率，提前給出一個相應的調節動作，從而縮短了調節時間，克服因積分時間過長而使恢復滯後的缺陷。 D 的取值也與拖動系統的時間常數有關：拖動系統的時間常數較小時，微分時間應短些；反之，拖動系統的時間常數較大時，微分時間應長些。
P 、 I 、 D 參數的調整原則
P 、 I 、 D 參數的預置是相輔相成的，運行現場應根據實際情況進行如下細調：被控物理量在目標值附近振盪，首先加大積分時間 I ，如仍有振盪，可適當減小比例增益 P 。被控物理量在發生變化後難以恢復，首先加大比例增益 P ，如果恢復仍較緩慢，可適當減小積分時間 I ，還可加大微分時間 D 。
P 、 I 、 D 參數的預置與調整
(1) 比例增益 P
變頻器的 PID 功能是利用目標信號和反饋信號的差值來調節輸出頻率的，一方面，我們希望目標信號和反饋信號無限接近，即差值很小，從而滿足調節的精度：另一方面，我們又希望調節信號具有一定的幅度，以保證調節的靈敏度。解決這一矛盾的方法就是事先將差值信號進行放大。比例增益 P 就是用來設置差值信號的放大係數的。任何一種變頻器的參數 P 都給出一個可設置的數值範圍，一般在初次調試時， P 可按中間偏大值預置．或者暫時默認出廠值，待設備運轉時再按實際情況細調。
(2) 積分時間
如上所述．比例增益 P 越大，調節靈敏度越高，但由於傳動系統和控制電路都有慣性，調節結果達到最佳值時不能立即停止，導致“超調”，然後反過來調整，再次超調，形成振盪。爲此引入積分環節 I ，其效果是，使經過比例增益 P 放大後的差值信號在積分時間內逐漸增大 ( 或減小 ) ，從而減緩其變化速度，防止振盪。但積分時間 I 太長，又會當反饋信號急劇變化時，被控物理量難以迅速恢復。因此， I 的取值與拖動系統的時間常數有關：拖動系統的時間常數較小時，積分時間應短些；拖動系統的時間常數較大時，積分時間應長些。
(3) 微分時間 D
微分時間 D 是根據差值信號變化的速率，提前給出一個相應的調節動作，從而縮短了調節時間，克服因積分時間過長而使恢復滯後的缺陷。 D 的取值也與拖動系統的時間常數有關：拖動系統的時間常數較小時，微分時間應短些；反之，拖動系統的時間常數較大時，微分時間應長些。
(4)P 、 I 、 D 參數的調整原則
P 、 I 、 D 參數的預置是相輔相成的，運行現場應根據實際情況進行如下細調：被控物理量在目標值附近振盪，首先加大積分時間 I ，如仍有振盪，可適當減小比例增益 P 。被控物理量在發生變化後難以恢復，首先加大比例增益 P ，如果恢復仍較緩慢，可適當減小積分時間 I ，還可加大微分時間 D 。
比例作用是測量值與設定值的偏差乘以比例增益得到控制輸出進而作用到執行環節的，你的問題可以舉一個簡單例子更易理解，比如被控參數爲一個水池水位，一進水門接受控制輸出調節進水流量，出水門放水，假設系統現處於穩態，水位爲1米，設定值1米，出水門開度爲0，進水門接受pid輸出0保持關位，現突然開大出水門，出水流量爲x，此時水位開始下降，水位偏差產生，則通過比例作用進水門開大，抑制水位下降趨勢，直到進水流量等於x時，水位不再變化，調節進入另一個穩態，但此時水位比測量值低，穩態偏差無法消除，解決的辦法就是加入積分調節，消除穩態偏差。
PID控制理論http://wenku.baidu.com/view/4d3a6326a5e9856a56126003.html
PID算法
在過程控制中，按偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）進行控制的PID控制器（亦稱PID調節器）是應用最爲廣泛的一種自動控制器。它具有原理簡單，易於實現，適用面廣，控制參數相互獨立，參數的選定比較簡單等優點；而且在理論上可以證明，對於過程控制的典型對象──“一階滯後＋純滯後”與“二階滯後＋純滯後”的控制對象，PID控制器是一種最優控制。PID調節規律是連續系統動態品質校正的一種有效方法，它的參數整定方式簡便，結構改變靈活（PI、PD、…）。
詳細說明
控制點目前包含三種比較簡單的ＰＩＤ控制算法，分別是：增量式算法，位置式算法，微分先行。這三種ＰＩＤ算法雖然簡單，但各有特點，基本上能滿足一般控制的大多數要求。
1) PID增量式算法
離散化公式：
注：各符號含義如下
u(t);;;;; 控制器的輸出值。
e(t);;;;; 控制器輸入與設定值之間的誤差。
Kp;;;;;;; 比例係數。
Ti;;;;;;; 積分時間常數。
Td;;;;;;; 微分時間常數。
T;;;;;;;; 調節週期。
對於增量式算法，可以選擇的功能有：
(1) 濾波的選擇
可以對輸入加一個前置濾波器，使得進入控制算法的給定值不突變，而是有一定慣性延遲的緩變量。
(2) 系統的動態過程加速
在增量式算法中，比例項與積分項的符號有以下關係：如果被控量繼續偏離給定值，則這兩項符號相同，而當被控量向給定值方向變化時，則這兩項的符號相反。
由於這一性質，當被控量接近給定值的時候，反號的比例作用阻礙了積分作用，因而避免了積分超調以及隨之帶來的振盪，這顯然是有利於控制的。但如果被控量遠未接近給定值，僅剛開始向給定值變化時，由於比例和積分反向，將會減慢控制過程。
爲了加快開始的動態過程，我們可以設定一個偏差範圍v，當偏差|e(t)|<β時，即被控量接近給定值時，就按正常規律調節，而當|e(t)|>= β時，則不管比例作用爲正或爲負，都使它向有利於接近給定值的方向調整，即取其值爲|e(t)-e(t-1)|，其符號與積分項一致。利用這樣的算法，可以加快控制的動態過程。
(3) PID增量算法的飽和作用及其抑制
在PID增量算法中，由於執行元件本身是機械或物理的積分儲存單元，如果給定值發生突變時，由算法的比例部分和微分部分計算出的控制增量可能比較大，如果該值超過了執行元件所允許的最大限度，那麼實際上執行的控制增量將時受到限制時的值，多餘的部分將丟失，將使系統的動態過程變長，因此，需要採取一定的措施改善這種情況。
糾正這種缺陷的方法是採用積累補償法，當超出執行機構的執行能力時，將其多餘部分積累起來，而一旦可能時，再補充執行。
2) PID位置算法
離散公式：
;=
對於位置式算法，可以選擇的功能有：
a、濾波：同上爲一階慣性濾波
b、飽和作用抑制：
(1) 遇限削弱積分法
一旦控制變量進入飽和區，將只執行削弱積分項的運算而停止進行增大積分項的運算。具體地說，在計算Ui時，將判斷上一個時刻的控制量Ui-1是否已經超出限制範圍，如果已經超出，那麼將根據偏差的符號，判斷系統是否在超調區域，由此決定是否將相應偏差計入積分項。
(2) 積分分離法
在基本PID控制中，當有較大幅度的擾動或大幅度改變給定值時，由於此時有較大的偏差，以及系統有慣性和滯後，故在積分項的作用下，往往會產生較大的超調量和長時間的波動。特別是對於溫度、成份等變化緩慢的過程，這一現象將更嚴重。爲此可以採用積分分離措施，即偏差較大的時，取消積分作用；當偏差較小時纔將積分作用投入。
另外積分分離的閾值應視具體對象和要求而定。若閾值太大，達不到積分分離的目的，若太小又有可能因被控量無法跳出積分分離區，只進行PD控制，將會出現殘差。
離散化公式：
Δu(t) = q0e(t) + q1e(t-1) + q2e(t-2)
當|e(t)|≤β時
q0 = Kp(1+T/Ti+Td/T)
q1 = -Kp(1+2Td/T)
q2 = Kp Td /T
當|e(t)|＞β時
q0 = Kp(1+Td/T)
q1 = -Kp(1+2Td/T)
q2 = Kp Td /T
u(t) = u(t-1) + Δu(t)
注：各符號含義如下
u(t);;;;; 控制器的輸出值。
e(t);;;;; 控制器輸入與設定值之間的誤差。
Kp;;;;;;; 比例係數。
Ti;;;;;;; 積分時間常數。
Td;;;;;;; 微分時間常數。（有的地方用"Kd"表示）
T;;;;;;;; 調節週期。
β;;;;;;; 積分分離閾值
(3) 有效偏差法
當根據PID位置算法算出的控制量超出限制範圍時，控制量實際上只能取邊際值U=Umax,或U=Umin,有效偏差法是將相應的這一控制量的偏差值作爲有效偏差值計入積分累計而不是將實際的偏差計入積分累計。因爲按實際偏差計算出的控制量並沒有執行。
如果實際實現的控制量爲U=U（上限值或下限值），則有效偏差可以逆推出，即：
=
然後，由該值計算積分項
3) 微分先行PID算法
當控制系統的給定值發生階躍時，微分作用將導致輸出值大幅度變化，這樣不利於生產的穩定操作。因此在微分項中不考慮給定值，只對被控量（控制器輸入值）進行微分。微分先行PID算法又叫測量值微分PID算法。公式如下：
離散化公式：
參數說明同上
對於純滯後對象的補償
控制點採用了Smith預測器，使控制對象與補償環節一起構成一個簡單的慣性環節。
PID參數整定
(1) 比例係數Ｋp對系統性能的影響
：
比例係數加大，使系統的動作靈敏，速度加快，穩態誤差減小。Ｋp偏大，振盪次數加多，調節時間加長。Ｋp太大時，系統會趨於不穩定。Ｋp太小，又會使系統的動作緩慢。Ｋp可以選負數，這主要是由執行機構、傳感器以控制對象的特性決定的。如果Ｋｃ的符號選擇不當對象狀態(pv值)就會離控制目標的狀態(sv值)越來越遠，如果出現這樣的情況Ｋp的符號就一定要取反。
(2) 積分控制Ｔｉ對系統性能的影響
：
積分作用使系統的穩定性下降，Ｔｉ小（積分作用強）會使系統不穩定，但能消除穩態誤差，提高系統的控制精度。
：
微分作用可以改善動態特性，Ｔｄ偏大時，超調量較大，調節時間較短。Ｔｄ偏小時，超調量也較大，調節時間也較長。只有Ｔｄ合適，才能使超調量較小，減短調節時間。
原文出處：http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b700c4c0102dz9w.html
PID是工業控制上的一種控制算法，其中P表示比例，I表示積分，D表示微分。以溫度控制的PID程序爲例：
P（比例）表示在溫度設定值上下多少度的範圍內做比例動作，當溫度越高，功率越小，溫度越低，功率就越大，功率到底爲多大，就看溫度偏差值和比例區間的大小按反比關係計算。
I（積分）也是一種比例，是溫度偏差值的累積值與設定的一個值之間的反比關係，但要注意何時將溫度偏差值的累積值清零。積分就好像當溫度比設定值低很多而你有覺得溫度升的慢的時候就使勁的加大功率一樣。
D（微分）是溫度變化快慢跟功率的比值，即當你覺得溫度上升的太快時，就降低功率，一阻止溫度上升過快，反之當溫度下降太快時，就加大功率以阻止溫度下降太快一樣。
給我郵箱我可以給你發一份PID溫度控制程序。