随着计算技术的进步，永久可靠的比例积分导数 (PID) 控制器的作用也受到了质疑。过程已经进展，要求越来越高，导致采用新兴解决方案。
虽然这些进步将继续发展，并且新功能将提高效率，但 PID 控制器在工业应用中仍然占有一席之地。对于简单的控制解决方案,PID 控制器可以成为一种有效、便宜的解决方案。
什么是 PID 控制器？
PID 控制器运行恒定计算，以确定错误值和所需设置点与过程变量之间的差异。PID 控制器根据比例、积分和导数 – PID –术语确定校正过程。这些设备有时被称为三项式控制器。
PID 控制器的一个常见示例是车辆上的巡航控制。驱动程序选择他们想要维持的速度，这是他们想要的设置点。输入是汽车的速度，输出是加速器。当车辆滑向山丘并失去速度时,PID 控制器会计算当前状态，以确定维持设置点所需的条件。随着向发动机输送更多的燃料，汽车加速。当车辆下降山丘时,PID 控制器会减少燃油流量，以降低达到设置点的速度。
现代 PID 技术已接近 100 年。俄罗斯-美国工程师 Nicolas Minorsky 于 1922 年制定了正式控制法，现称为 PID。由于 PID 控制器可通过模拟电路实现，因此多年来一直是受欢迎的解决方案。在 20 世纪 80 年代，随着计算能力的提高,PID 是非常受欢迎的解决方案，因为它不需要大量资源才能正确运行。
如果您的应用需要维持温度或压力，则 PID 环路可能是合适的解决方案。但是,PID 控制器可能不适合过程启动和关闭阶段。了解系统的全部范围对于了解 PID 控制器是否适合您的设置至关重要。
某些情况下的正确解决方案
包括 PID 控制器在内的所有功能都有其优缺点。PID 控制器的使用案例是间接的。考虑使用迷你面包车和运动车。这两辆车都会运送人员，但运动车不会帮助七口之家。同样,PID 控制器并不适合各种情况，但它们在各种情况中仍占有一席之地。
如果您的应用需要维持温度或压力，则 PID 环路可能是合适的解决方案。但是,PID 控制器可能不适合过程启动和关闭阶段。了解系统的全部范围对于了解 PID 控制器是否适合您的设置至关重要。
适用于现代系统的新兴技术
由于各种原因,PID 控制器有忠实的粉丝。首先,PID 相对简单，对于许多应用来说，它是有效的。人类在理解他们在昂贵的流程中使用什么方面感到舒适，这通常足以继续使用这些可靠的解决方案。
但是，控制器的进步可以在过程中提高效率。它们可以通过减少停机时间来节省时间，从而增加产量，减少节省成本或任何数量的效益的燃料消耗。
想想用来制作披萨的烤箱。该烤炉需要达到 400 华氏度 ，才能在 10 分钟内烹制披萨。如果家庭厨师太早检查披萨，就会失去加热，需要额外一分钟或两分钟来烹饪披萨。一到两分钟对家庭烹饪’日没有真正的影响。但是，如果该家庭烹饪制作 50 块披萨，并且每块披萨需要额外两分钟，那么该项目将增加将近两小时。
虽然这个例子不是工业情况，但它说明技术改进如何能够减少完成任务所需的人时数，并减少生产物品所需的燃料量。新兴技术旨在更快将设置返回到理想的设置点，同时尽量减少设置点的过冲。最终，只要在过程的效率方面甚至略有提高，公司就能节省时间和资金。
在某些情况下，使用附加设备或多个 PID 会获得新结果。例如：
前馈控制器：一个 PID 控制器的附加，前馈控制器帮助 PID 更快、更可靠地达到设置点。在实施前馈控制器的同时，其优点包括提高精度、减少能耗、降低维护成本以及减少磨损和损耗。
模型预测控制器 (MPC):该控制器可协调系统输入和输出，从而做出高效的控制决策。此外,MPC 有一个预测范围，其中它根据输入预测系统内会发生什么。虽然传统的 PID 控制器是一刀切的解决方案，但 MPC 是针对其运行系统量身定制的。
级联控制器：在这种情况下，一个 PID 控制器会应用设置点的计算。输出是另一个 PID 控制环路的一个不同设置点。
覆盖控制器：该解决方案涉及两个计算独立过程变量的 PID 控制器和一个选择控制器输出的开关。交换机根据设置的条件（例如最小或最大输出）确定要跟随哪个 PID 控制器。
如您所见，您可以以不同的方式和形状配对 PID,以实现不同的结果。虽然这些设置比单一 PID 复杂一点，但随着技术进步和计算机应用开发，这些解决方案可能导致边际改进，使贵公司优于竞争对手。
考虑 PID 控制器时要询问的问题
在考虑您的系统的 PID 控制器时，您应该问自己几个问题。
我的过程是否稳定？
这是一级还是二级系统？ 如果系统有两个相互竞争的元件，则系统是二阶系统,PID 控制器很可能不是正确的解决方案。例如，包含加热器和冷却装置的过程会发生碰撞,PID 控制器将失效。它也可能破坏系统。一级系统有一个过程：加热器在开启时升温，在关闭时自然冷却。
流程是什么？它是否创造了其他考虑因素？
考虑一种加热系统，其中混合两种化学品。在此应用中，化学品需要处于特定温度才能正确混合。然而，当这两种化学品结合在一起时，就会发生放热反应，从而产生能量。在这种情况下，传统的 PID 控制器将无效，因为它无法针对额外热量进行调整。
Watlow® 可以帮助您评估和选择系统的控制器
如果您正在评估系统中的控制器，则了解系统的过程。同样重要的是，要了解控制器将在应用中如何响应。您是否需要它来作出反应或响应？ 您是否需要控制器来提供预测？ 在系统出现问题之前，是否需要通知？
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