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由入门到精通－吃透
PID２．０版(原创连½½)
友情提示：承蒙½友的厚爱，见到有些½友把此帖½帖，谢谢！希望大家在½贴的时候注明½者：焦½华
润½志刚。目前，本文的最新版本已经编辑完成，如果已经½贴的朋友，请按照最新版本修改。再次感谢！
目½
第一章 自动调节系统的发展历程
1-1
中½古代的自动调节系统
1-2
指南½的可行性分析
1-3
没有控制理论的世界
1-4
负反馈
1-5
控制论
1-6 PID
1-7
再说负反馈
1-8 IEEE
1-9
著½里程碑
1-10
调节器
1-11
再说
PID
1-12
怎样投自动
1-13
观察哪些曲线
第二章 吃透
PID
2-1
几个基本概念
2-2 P——纯比例½用趋势图的特征分析
2-3 I——
纯积分½用趋势图的特征分析
2-4 D——纯微分½用趋势图的特征分析
2-5
比例积分½用的趋势特征分析
2-6
比例积分微分½用的趋势特征分析
2-7
整定参数的几个原则
2-8
整定比例带
2-9
整定积分时间
2-10
整定微分时间
2-11
比例积分微分综合整定
2-12
自动调节系统的质量指标
2-13
整定系统需要注意的几个问题
2-14
整定参数的几个认识的误区
2-15
趋势读定法整定口诀
2-16
其它先进控制方法简介
2-17
先进控制思想
2-18
再说智½控制
2-19
自动调节漫谈
2-20
电脑½诗机
第三章 火电厂自动调节系统
3-1
火电厂自动调节系统的普遍特点
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3-2
自动调节系统的构成
3-3
自动调节系统的跟踪
3-4
高½加水½自动调节系统
一、基本控制策略
二、自平衡½力
三、随动调节系统
四、对于系统耦合的解决办法
五、几个问题：
六、偏差报警与偏差切除
3-5
½包水½调节系统
一、任务与重要性
二、锅炉½包
三、虚假水½
四、½包水½的测量
五、½响½包水½测量波动的因素
六、½包供需平衡对½包水½的½响
七、制定控制策略
八、捍卫“经典“
九、正反½用与参数整定
十、特殊问题的处理方法
十一、变态调节
十二、三取中还是三平均
3-6
过热器温度调节系统
一、迟延与惯性
二、重要性
三、干扰因素
四、一级减温水调节系统
五、导前微分自动调节系统
六、导前微分系统的参数整定
七、串级调节系统
八、串级调节系统的参数整定
九、修改控制策略，增加抑制干扰½力
十、变态调节方案
3-6
主½压力
一、重要性
二、干扰因素
三、直接½量平衡公式
四、间接½量平衡
五、控制策略
六、参数整定
3-7
协调
一、重要性
一、干扰因素
二、机跟炉
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三、参数整定
四、炉跟机
五、参数整定
六、负荷前馈
七、压力前馈
八、耦合与解耦
九、特殊解耦
十、一次调频
十一、AGC
3-8
磨煤机优化燃烧
绪言
杨过出了一会神，再伸手去会第二柄剑，只提起数尺，呛□一声，竟然脱手掉下，在石上一
碰，火花四溅，不禁吓了一跳。
原来那剑黑黝黝的毫无异状，却是沉重之极，三尺多长的一把剑，重量竟自不下七八十斤，
比之战阵上最沉重的金刀大戟尤重数倍。杨过提起时如½想得到，出乎不意的手上一沉，便
拿捏不½。于是再俯身会起，这次有了防备，会起七八十斤的重物自是不½一回事。看剑下
的石刻时，见两行小字道：
“重剑无锋，大巧不工。四十岁前恃之横行天下。”
过了良久，才放下重剑，去取第三柄剑，这一次又上了个½。他只道这剑定然犹重前
剑，因此提剑时力运左臂。那知拿在手□却½飘飘的浑似无物，凝神一看，原来是柄木剑，
年深日久，剑身剑柄均已腐½，½见剑下的石刻道：“四十岁后，不滞于物，草木竹石均可
为剑。自此精修，渐进于无剑胜有剑之境。”
金庸笔下的一代大侠杨过，为什么会发生连续两次发生拿剑失误呢？原因很简单，因为他没
有学过自动调节系统啊！可见自动调节系统存在于生活的方方面面，½其平常，又½其重
要！吹一下牛皮先。
下面咱们就来说说自动调节系统，它到底是怎么回事，
到底是谁先发现的，到底该怎么应用。
自动调节系统说复杂其实也很简单。其实每个人从生下来以后，就逐渐地从感性上掌握了自
动调节系统。
比方说桌子上放个物½，样子像块金属，巴掌大小。½心里会觉得这个物½比较重，就用较
大力量去拿，可是这个东西其实是海绵做的，外观被加工成了金属的样子。手一下子“拿空
了”，打½了鼻子。这是怎么回事？比例½用太强了。导致½的大脑发出指令，让½的手输
出较大的力矩，导致“过调”。
还是那个桌子，还放着一块相同样子的东西，这一次½会用较小的力量去拿。可是东西纹丝
不动。怎么回事？原来这个东西确确实实是钢铁做的。刚才½调整小了比例½用，导致比例
½用过弱。导致½的大脑发出指令，½令½的手输出较小的力矩，导致“欠调”。
还是那个桌子，第三块东西样子跟前两块相同，这一次½一定会小心点了，开始力量比较小，
感觉物½比较沉重了，再逐渐增加力量，最终顺利拿起这个东西。为什么顺利了呢？因为这
时候½不仅½用了比例½用，还½用了积分½用，根据½½用的力量和物½重量之间的偏
差，逐渐增加手的输出力量，直到拿起物品以后，½增加力量的趋势才得以停止。
这三个物品被拿起来的过程，就是一个很½的整定自动调节系统参数的过程。
前面咱们说的杨过拿剑也是一个道理。½他去拿第二柄剑的时候，心里已经预设了比例带，
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可惜比例带有点大了，用的力量不够，所以没有拿起来。他第二次拿重剑，增强了比例½用，
很容易就拿起来重剑。
可是½他拿第三柄剑的时候，没有根据被调节对象的情况进行修改，比例½用还是很大，可
是被调量已经很½了，所以“力道”用过头了。
其实上面所说的例子不½算是一个连续的自动调节系统 骑自行½可以说是一个高级复杂的
。
自动调节。什么？½也会骑？恭喜½，½连模糊控制½会了！书½正传。
很久以前，我觉得自动控制很难。老师给我找到了整定口诀，我还是迷迷瞪瞪的，不知道怎
么应用。不久后来，我觉得自动控制很简单。说½了也就那么回事，夸张点说，中学生½可
以掌握。相信½们½见过那个
PID
整定口诀。不嫌麻烦，兹抄½如下：
参数整定找最½， 从小到大顺序查。
先是比例后积分， 最后再把微分加。
曲线振荡很频繁， 比例度盘要放大。
曲线漂浮绕大弯， 比例度盘往小扳。
曲线偏离回复慢， 积分时间往下降。
曲线波动周期长， 积分时间再加长。
曲线振荡频率快， 先把微分降下来。
动差大来波动慢， 微分时间应加长。
理想曲线两个波， 前高后½四比一。
一看二调多分析， 调节质量不会½。
这个口诀对不对？我可以负责任的告诉½：对，现在审视一下，没有一点错误。可是，
对于½初一个初学者的我，还是不½判断怎么算绕大弯，怎么叫做快怎么叫做慢。也许是那
时候我很傻？可½。不过我估计对于诸½读者，到底怎么算快怎么算慢，也不见得几个人½
说½底。½了，这个帖子里，最终我将要给½们个½底的解答。解答之前，½先别急，我一
点点给½们把事情的经过说出来。遵循讲故事的一般规律，话说历史.......
第一章 自动调节系统的发展历程
自文艺复兴以来，科学家们被无数的科学成就鼓舞着，突破一个又一个难题，最终，充
分揭示了½量、质量、效率、运动之间的关系，并把们准确概括为一个个美妙的公式。宇宙
的神秘面纱通过这些公式，被慢慢的揭开了。
有一门学科很神奇。“他完全不去考虑½量，质量和效率等因素”（钱学森《工程控制
论》，在别的学科中，这些因素是必须被研究的。并且，½然他不用考虑这些因素，却完成
）
了对这些因素的控制调节功½。如果说这个世界是艘船，那这门学科就是船舵，如果说这个
世界是一辆½，那么这门学科就是½把。目前所有在从事这项工½和研究的人，却不½知道
自己有这么大的权力和力量。本文的前一部分，就是要告诉½：½所从事的行业是多美伟大
神奇。自豪吧，自动调节的工程师们。是的，这门学科就是自动调节，更多的人说是自动控
制。为什么咱们说“调节”而不说“控制”，咱们慢慢感悟。
自动调节，又称自动控制，如今已经涵盖了社会生活的方方面面。在工程控制领域，理
所应½的属于应用最普遍的范畴，½是在生物、电子、机械、军事等各个领域。甚至连政治
经济领域，似乎也隐隐存在着自动控制的原理。可是考察自动控制的发展历程，从公认的有
着明确的控制系统产生的十九世纪以来，其历史也就短短的一百多年。而自动控制理论诞生
的明确的成熟的标志——《控制论》
，其产生时间在
1948
年，至今也不过
60
½年的历史。
60
年来，尤其在工程控制领域，自动控制得到了极其普遍的应用，取得了辉煌的效果。毫
不夸张地说：如果没有自动控制，我们的社会就不可½发展到现在这个地步。
1-1
中½古代的自动调节系统
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学术界曾经对中½古代的自动调节机构进行了发掘 认为中½古代也存在着一些符合自
，
动调节规律的机构。因而我们可以自豪的宣称：中½古代有“自动装½”（自动控制专家万
百五《我½古代自动装½的原理分析及其成就的探讨》
，1965 年自动化学报）
。
1991
年万百五他又补充新材料为《中½大百科全书：自动控制与系统工程卷》写成新
条目“我½古代自动装½”。文中例举：指南½是采用扰动补偿原理的方向开环自动调整系
统；铜壶滴漏计时装½是采用非线性限制器的多级阻容滤波；浮子式阀门是用于铜壶滴漏计
时装½中保持水½恒定的闭环自动调节系统，又用于饮酒速度自动调节器；记里鼓½是备有
路程自动测量装½的½；漏水½浑天仪是天文表现仪器，采用仿真原理的水运浑象；候风地
动仪是观测地震用的自动检测仪器 水运仪象台采用仿真原理演示或观测天象的水力天文装
；
½，内有枢½½速恒定系统采用内部负反馈并进行自振荡的系统。
首先说，我们承认中½古代存在着自动调节系统的应用现象。并对万百五老师致以敬
意。可是如果按照这样朝自动理论上靠的话，那么我们甚至可以说张衡的地动仪也应用到了
自动调节——小球的力学传动有比例½用的½子 弩发射机构也是比例½用中比例带很小的
；
机构；中医的望闻问切是对反馈的重视等等。所有这些½只是对于自动调节原理的某一个侧
重点的应用，它是不完整的，不½算的上是自动调节机构的。
我们公认的自动调节机构的诞生，应该是瓦特的蒸½机½速调节机构（见下图）
。其中
包含了自动调节的几个必要条件：1) 输出执行机构有效控制被调量；2) 被调量参与调节；
3)
调节参数可以修改（修改小球的重量或者摆干的长度）
。
而我们目前所看到的中½古代自动调节例子½不½全部符合上述特征 有的情况只是跟
。
自动调节系统中某一个特点有些类似。严格的说，他们不½算得上自动调节机构
同样的道理，我们考察欧洲的自动发展历程，也不½把水钟等物品纳入严格的自动调节系统
的范畴。
1-2
指南½的可行性分析
指南½据说黄帝时候就有了。崔豹《古今注》卷上：“½司南½以示四方……”后来，
有历史记½½的张衡、马均、祖冲之等人½造出了指南½。黄帝时期的指南½是什么样子的，
没有留下记½½。后来所造的指南½½声称“½修古法”（
《南½书·祖沖之传》，可是是否
）
跟黄帝时候的司南½原理一致，没有详细的记½½不½下结论。历代所造的指南½也½没有留
下图纸。我们现在所说的指南½原理，½是自己想½然的设计。万百五老师说指南½是采用
扰动补偿原理的方向开环自动调整系统，½络上不知名½者说“指南½½用了差动½½装
½”½是根据记½½想象出来的。没有切实的依据的。
½然如此，现代人不管根据什么原理，所复原的指南½，½有以下特征：1）蓄力拖动；
2）½½½动，½½将½动的角度传给指南机构；3）½½传动；4）机械制造。
那么，所有这种原理的指南½存在如下问题：
1）指南½在行进过程中，不可避免的存在地面摩擦与½½传动摩擦的矛盾。如果½½等一
系列传动摩擦大于½½与地面摩擦的时候，就可½发生½½停止½动的情况。如果某一段地
面较为光滑，就会发生指南½方向错误。黄帝时期，即½算是青铜时代，克服传动摩擦的水
平也不会很高，所以在黄帝时期，这种原理的指南½不会太可靠。½况中½传统上讲，½毂
½承一般½采用木制，摩擦力很大。方向误差会更大。而汉朝张衡以后，金属制造工艺发展，
这种原理的指南½会较为可靠。
2)马½带动指南½在野外快速行走的时候，会产生较大颠簸，一旦½½一侧腾空，½½旋½
½有惯性，½是还会½得该侧½½变慢甚至停½。不管变慢还是停½，½会½得指向误差产
生。
3)½时行军打仗，人力已经无法辨别方向，即½有大雾产生也说明行军线路况较为复杂。而
上述两个问题的发生几率不可½视，而且会产生累加。½为行军的指向工具，行驶了数百公
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