近段在学习 PID ,分享好货，希望对大家有帮助。
一. 位置型PID
位置型 PID 算法适用于不带积分元件的执行器。 执行器的动作位置与其输入信号呈一一对应的关系。 控制器根据第 n 次计算机采样结果与给定值之间的偏差 e 来计算出第 n 次采用后所输出的控制变量的值。 以调节阀来简单说明，假设调节阀的输入控制信号为 4～20mA， 当 阀 门 开 度 为 0％时 ，控制信号为4mA，而当阀门开度为 100％时，则控制信号为 20mA。
二. 增量式 PID
增量式 PID 算法适用于自身带有积分记忆元件的执行器。这类执行器的动作终点位置和之前每次输入信号的累加值相关。 即每次输入的信号决定相邻两次执行器动作终点位置的增量，因此把这种 PID 算法称之为增量式 PID 算法。 增量式 PID 算法在步进电机的控制和步进电机驱动阀门有着较广泛的运用。
三. 两种算法的区别分析
位置式 PID 控制算法是一种非递推算法，输出 u（k）可以直接控制执行机构的位置，如上文所述的阀门开度的例子， 阀门的开度取决于控制器的输出 u（k）的值。 而增量式 PID 控制算法是一种递推算法，其输出u（k）只是控制量的增量，即 Δu（k）。 而非执行机构的实际位置(例如控制水温上升，无法立即控制最终温度，只能慢慢达到)。
位置式 PID 算法的优缺点分析
由位置式 PID 控制的表达式中可以看出： 比例部分只和当前的偏差 e（k）有关，积分部分则是表示系统之前的所有偏差之和， 因此位置式 PID 控制算法的优点在于其控制器结构比较清晰，参数的整定也较为明确。位置式 PID 算法的第一个缺点在于： 当前采样时间的输出值 u（k）与之前各个状态都有关，过去的每个状态都决定着当前时刻的输出值，因此计算时需要对偏差 e（k）进行不断累加，使得计算量不断加大，同时也加大了计算机的负担，一旦计算机出现故障，累加将会停止，输出 u（k）会长度巨大偏差，从而导致执行机构的位置大幅度变化。 位置型 PID 算法的第二个缺点在于积分饱和现象的产生，即当系统的控制量已经达到最大值时，误差依然会在积分的作用下继续累加。 一旦误差开始反向变化，则系统会进入饱和区，并且需要较长时间才能从饱和区退出。 因此当输出 u（k）达到最小或者最大值时，需要停止积分作用，否则将会产生积分饱和现象。 对于积分饱和现象，通常会采取积分限幅算法，即设置控制器输出控制量的极限值，当 PID 控制器的输出量超出设定范围后，即停止积分运算。
增量式 PID 算法的优缺点分析
然而对于增量式 PID 算法，它将位置式 PID 算法的缺点加以改进，从而变成了增量式 PID 算法的优点。
①算法采用加权处理，而不需要累加，控制增量 Δu（k）仅仅与最近 3 次的采样值有关；
②计算机每次只会输出控制增量 Δu（k），即执行机构的位置变化量，因此计算机发生故障的几率较小；
③手动切换和自动切换时的冲击小，可以做到无扰动切换。积分饱和现象是位置式 PID 算法应用常见的一种现象，因此对于位置式 PID 算法除了需要对输出进行限幅外还需要对积分输出进行限幅，而增量式算法很好地避免了积分饱和现象，因此在增量式 PID 控制算法中只需要对输出限幅，而无需积分限幅。
参考
① 增量式 PID 和位置式 PID 算法的整定比较与研究（王祎晨）
————————————————
版权声明：本文为CSDN博主「海歌也疯狂」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/qq_31094099/article/details/125410670
|
QQ好友和群
QQ空间
腾讯微博
腾讯朋友
收藏
淘帖
顶
踩
