?STR?M: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世紀70年代到20世紀20年代的早期控制發展中被廣泛使用。PID控制器的現代形式出現在20世紀30年代和40年代的過程控制發展中，正如在[Bennett, 1979]和[Bennett, 1993]中討論的那樣。PID控制器仍然是解決工業控制問題的標準工具。從1989年起，日本電氣測量儀器制造商對工業過程控制的現狀進行了詳細的研究，發現90%以上的控制回路是PID型的[Yamamoto和Hashimoto, 1991]。這篇論文[Desbourough和Miller, 2002]年調查了美國工業。據發現，在石化、紙漿和造紙、電力和金屬行業有超過800萬（原文可能有誤）的工廠。每個工廠有500到5000個調節控制回路，其中97%是PID。PID控制器在其他行業也有大量生產。用于CD和DVD的光存儲器包含三個PID回路，用于控制轉速、聚焦和跟蹤。2002年大約生產了1.4億臺[Akkermans和Stan, 2002年]。此外，還有大量的PID控制器用于電機驅動和定位系統。因此，可以說PID控制器是的控制工具之一。
長期以來，PID控制器的理論都是基于特殊的技術。近年來，人們一直在努力將PID控制引入控制理論的主流。一個值得注意的努力是在2000年，國際自動控制聯合會(IFAC)安排了一個關于PID控制的過去，現在和未來的研討會[Quevedo和Escobet, 2000]。研討會的論文集也作為《控制工程實踐》的特刊出版。論文[Bennett, 2000]和[?str?m和H?gglund, 2001]對PID控制的發展進行了展望。
由于大量的PID控制器和它們的廣泛使用，在改善PID控制的實踐中仍然有顯著的好處。這樣的改進需要注意整個控制回路，而不僅僅是控制器本身，正如在論文中所演示的那樣[Bialkowski, 1994]對加拿大造紙廠的調查。一個典型的造紙廠有超過2000個控制回路，97%的回路是基于PI控制的。結果發現，只有20%的控制回路工作良好，降低了過程波動。性能差的原因是整定不良(30%)和閥門問題(30%)。剩下的20%的控制器由于各種原因而表現不佳，如：傳感器問題、采樣率選擇不當、抗混疊濾波器差或不存在。在[Ender, 1993]中也給出了類似的觀察結果，其中聲稱30%的安裝過程控制器在手動模式下運行，20%的回路使用控制器制造商設置的默認參數(所謂的“工廠整定”)，30%的回路由于閥門和傳感器的設備問題而運轉不良。
作者：?STR?M
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