ÅSTRÖM:PID控制器是的控制工具之一
2023年01月04日 08:33:20
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在19世纪70年代到20世纪20年代的早期控制发展中被广泛使用。PID控制器的现代形式出现在20世纪30年代和40年代的过程控制发展中，正如在[Bennett, 1979]和[Bennett, 1993]中讨论的那样。PID控制器仍然是解决工业控制问题的标准工具。从1989年起，日本电气测量仪器制造商对工业过程控制的现状进行了详细的研究，发现90%以上的控制回路是PID型的[Yamamoto和Hashimoto, 1991]。这篇论文[Desbourough和Miller, 2002]年调查了美国工业。据发现，在石化、纸浆和造纸、电力和金属行业有超过800万（原文可能有误）的工厂。每个工厂有500到5000个调节控制回路，其中97%是PID。PID控制器在其他行业也有大量生产。用于CD和DVD的光存储器包含三个PID回路，用于控制转速、聚焦和跟踪。2002年大约生产了1.4亿台[Akkermans和Stan, 2002年]。此外，还有大量的PID控制器用于电机驱动和定位系统。因此，可以说PID控制器是的控制工具之一。
长期以来，PID控制器的理论都是基于特殊的技术。近年来，人们一直在努力将PID控制引入控制理论的主流。一个值得注意的努力是在2000年，国际自动控制联合会(IFAC)安排了一个关于PID控制的过去，现在和未来的研讨会[Quevedo和Escobet, 2000]。研讨会的论文集也作为《控制工程实践》的特刊出版。论文[Bennett, 2000]和[Åström和Hägglund, 2001]对PID控制的发展进行了展望。
由于大量的PID控制器和它们的广泛使用，在改善PID控制的实践中仍然有显著的好处。这样的改进需要注意整个控制回路，而不仅仅是控制器本身，正如在论文中所演示的那样[Bialkowski, 1994]对加拿大造纸厂的调查。一个典型的造纸厂有超过2000个控制回路，97%的回路是基于PI控制的。结果发现，只有20%的控制回路工作良好，降低了过程波动。性能差的原因是整定不良(30%)和阀门问题(30%)。剩下的20%的控制器由于各种原因而表现不佳，如：传感器问题、采样率选择不当、抗混叠滤波器差或不存在。在[Ender, 1993]中也给出了类似的观察结果，其中声称30%的安装过程控制器在手动模式下运行，20%的回路使用控制器制造商设置的默认参数(所谓的“工厂整定”)，30%的回路由于阀门和传感器的设备问题而运转不良。
作者：ÅSTRÖM
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