李国林，杨 志

(中国电子科技集团公司第四十五研究所，北京 100176)

PID控制器及其改进控制器是工业过程控制中最常见的一种控制调节器[1]。PID参数的整定一般需要经验丰富的工程技术人员来完成，既耗时又耗力，加之实际系统千差万别，又有滞后、非线性等因素，使PID参数的整定有一定的难度。因此，研究PID参数整定技术就具有了十分重大的工程实践意义[2]。

本文首先阐述了PID控制器的理论基础，重点介绍了继电反馈的参数自整定算法的基本原理，并以PLC温度控制器为平台，利用温度传感器采集温度，通过设定温度值与采集温度值的大小比较来控制固态继电器的通断，实现对被控对象的控温。很容易在工业控制系统中实现，控制效果较好。

1 PID控制器基本原理

常规的PID控制系统的框图如图1所示，该系统主要由PID控制器和被控对象组成。作为一种线性控制器，它根据设定值r(t)和实际输出值y(t)之间形成控制偏差e(t)，并将偏差按比例、积分和微分作用通过线性组合求出控制量u(t)，从而实现对被控对象的控制。

PID控制器根据给定值和实际输出值构成控制偏差，即：偏差e(t)=r(t)-y(t)，则PID控制器的时域微分方程为：

或者写成传递函数(频域)的形式：

式中：Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数，U(s)为控制量，E(s)为偏差值。

图1 PID控制系统原理框图

PID控制器各个参数对控制性能的影响：

（1）比例作用对控制性能的影响。比例增益Kp的引入是为了及时地反映控制系统的偏差信号，一旦系统出现了偏差，比例环节立即产生调节作用，使系统偏差快速向减小的趋势变化。……