PID控制器廣泛應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制。工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的大約95％的閉環(huán)操作使用PID控制器?？刂破饕赃@樣一種方式組合，即產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)。作為反饋控制器，它將控制輸出提供到所需的水平。在微處理器發(fā)明之前，模擬電子元件實(shí)現(xiàn)了PID控制。但是今天所有的PID控制器都是由微處理器處理的?？?a target="_blank">編程邏輯控制器也有內(nèi)置的PID控制器指令。

　　通過(guò)使用低成本的簡(jiǎn)單開(kāi)關(guān)控制器，只有兩種控制狀態(tài)是可能的，例如全開(kāi)或全關(guān)。它用于有限的控制應(yīng)用，這兩個(gè)控制狀態(tài)足夠控制目標(biāo)。然而，這種控制的振蕩特性限制了其使用，因此正在被PID控制器所取代。

　　PID控制器保持輸出，使得通過(guò)閉環(huán)操作在過(guò)程變量和設(shè)定點(diǎn)/期望輸出之間存在零誤差。PID使用三種基本的控制行為，下面將對(duì)此進(jìn)行說(shuō)明。

　　P-控制器：

　　比例或P-控制器給出與電流誤差e（t）成比例的輸出。它將期望值或設(shè)定值與實(shí)際值或反饋過(guò)程值進(jìn)行比較。得到的誤差乘以比例常數(shù)得到輸出。如果錯(cuò)誤值為零，則該控制器輸出為零。

　　此控制器在單獨(dú)使用時(shí)需要偏置或手動(dòng)重置。這是因?yàn)樗鼜膩?lái)沒(méi)有達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。它提供穩(wěn)定的操作，但始終保持穩(wěn)定狀態(tài)的錯(cuò)誤。當(dāng)比例常數(shù)Kc增加時(shí)，響應(yīng)速度會(huì)增加。

　　I-控制器

　　由于p-控制器在過(guò)程變量和設(shè)定點(diǎn)之間總是存在偏差，所以需要I-控制器，這就提供了必要的動(dòng)作來(lái)消除穩(wěn)態(tài)誤差。它集成了一段時(shí)間的誤差，直到誤差值達(dá)到零。它對(duì)最終控制裝置的誤差為零的值保持不變。

　　當(dāng)發(fā)生負(fù)面誤差時(shí)，積分控制會(huì)降低其輸出。它限制了響應(yīng)速度，影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。響應(yīng)的速度通過(guò)減小積分增益Ki而增加。

　　在上圖中，隨著I控制器的增益減小，穩(wěn)態(tài)誤差也逐漸減小。對(duì)于大多數(shù)情況下，PI控制器尤其適用于不需要高速響應(yīng)的場(chǎng)合。

　　當(dāng)使用PI控制器，I-控制器輸出被限制在一定程度的范圍內(nèi)，克服了積分飽和，其中積分輸出的推移，即使在零誤差狀態(tài)增加時(shí)，由于在所述植物的非線性的條件。

　　d-控制器

　　I-控制器不具備預(yù)測(cè)錯(cuò)誤未來(lái)行為的能力。所以一旦設(shè)定值改變，它就會(huì)正常反應(yīng)。D控制器通過(guò)預(yù)測(cè)未來(lái)的錯(cuò)誤行為來(lái)克服這個(gè)問(wèn)題。其輸出取決于誤差相對(duì)于時(shí)間的變化率，乘以微分常數(shù)。它為輸出提供啟動(dòng)，從而增加系統(tǒng)響應(yīng)。

　　在上圖中，D控制器的響應(yīng)比PI控制器多，輸出的建立時(shí)間也減少。它通過(guò)補(bǔ)償由I控制器引起的相位滯后來(lái)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。增加微分增益會(huì)提高響應(yīng)速度。