PID參數(shù)整定方法和技術(shù)的研究在國(guó)際自動(dòng)控制領(lǐng)域從未間斷，許多重要國(guó)際雜志不斷發(fā)表新的研究成果，昌暉儀表也是這些科技成果的受益者，昌暉儀表的高性能YR-GF系列PID調(diào)節(jié)器就是在這樣的背景下研發(fā)生產(chǎn)出來(lái)的。昌暉儀表在本文對(duì)PID調(diào)節(jié)器PID參數(shù)整定的發(fā)展與現(xiàn)狀做介紹。
 
早在1942年，Ziegler與Nichols針對(duì)一階慣性加純延遲的對(duì)象提出了PID調(diào)節(jié)器參數(shù)整定的Z-N法，對(duì)于常規(guī)的控制對(duì)象，可以用曲線擬合的方法將階躍響應(yīng)數(shù)據(jù)擬合成近似的一階慣性加純滯后環(huán)節(jié)的模型，此方法的提出很快便應(yīng)用于實(shí)際。同年，Ziegler根據(jù)對(duì)象頻域響應(yīng)曲線上的信息，提出了PID參數(shù)整定的臨界振蕩法，隨著控制理論的發(fā)展，越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始致力于PID控制研究，隨之而來(lái)也出現(xiàn)了許多經(jīng)典的參數(shù)整定方法，如莊敏霞與Atherton針對(duì)各種指標(biāo)函數(shù)得到了最優(yōu)化PID參數(shù)整定的方法、此方法相對(duì)在理論分析上較為方便，但與工程化的性能指標(biāo)間還缺乏明顯的的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而影響了其在工業(yè)實(shí)際中的應(yīng)用。1993年，陳福祥等提出了增益優(yōu)化的PID參數(shù)整定方法，指定在大頻率范圍內(nèi)使幅頻率特性等于1，根據(jù)測(cè)量得到的階躍響應(yīng)瞬時(shí)值去計(jì)算PID參數(shù)值。1995年，德國(guó)學(xué)者UdoKuhn提出了基于總和時(shí)間常數(shù)的整定方法，此方法適用于階躍響應(yīng)曲線為S形的自衡對(duì)象。1996年，胡晚霞等提出了一種新的確定被控過(guò)程動(dòng)態(tài)特性方法，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真相應(yīng)的PID參數(shù)整定規(guī)則，這種方法被稱為交叉兩點(diǎn)法。1998年，夏淑艷將拉蓋爾級(jí)數(shù)應(yīng)用于PID參數(shù)整定中，提出了利用拉蓋爾級(jí)數(shù)辨識(shí)和整定的方法，此方法簡(jiǎn)單可靠，得到了廣泛的應(yīng)用。

近年來(lái)，PID調(diào)節(jié)器參數(shù)整定越來(lái)越被人們所重視，國(guó)內(nèi)隨之出現(xiàn)了許多較為完備的參數(shù)整定理論。2004年，曾振平等提出了一種基于改進(jìn)的廣義平方誤差積分準(zhǔn)則的PID參數(shù)整定的新方法，用對(duì)象響應(yīng)特征時(shí)間來(lái)平衡準(zhǔn)則中誤差項(xiàng)與誤差變化率項(xiàng)的數(shù)量級(jí)，得到較好的控制效果。同年，王振濱提出了一種新型的分?jǐn)?shù)階PID調(diào)節(jié)器參數(shù)整定方法，把傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)器的階次推廣到分?jǐn)?shù)領(lǐng)域，它不但適合分?jǐn)?shù)階系統(tǒng)，也適合某些整數(shù)階系統(tǒng)，設(shè)計(jì)方法新穎。另外，上海交大的李勇男等提出了反應(yīng)響應(yīng)時(shí)滯過(guò)程PID調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)新方法，通過(guò)提出期望閉環(huán)傳遞函數(shù)，解析地推導(dǎo)出PID調(diào)節(jié)器的形式。2005年，張立群等將H∞的控制理論應(yīng)用于PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定中，提出了一種基于H∞混合靈敏度約束的PID調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)方法，該方法使PID調(diào)節(jié)器具有更好的魯棒性，閉環(huán)系統(tǒng)具有良好的瞬態(tài)性能。隨著群智能優(yōu)化算法的發(fā)展，許多學(xué)者開(kāi)始將各種群智能優(yōu)化算法運(yùn)用于PID參數(shù)整定，在國(guó)內(nèi)較為典型的代表文章為2006年李麗香等提出的基于混沌螞蟻群算法的PID參數(shù)整定，將螞蟻混沌動(dòng)力學(xué)、群組織和優(yōu)化機(jī)制巧妙地結(jié)合形成了一種新的參數(shù)整定方法，同時(shí)，中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所的張懷相等提出了一種基于迭代學(xué)習(xí)控制的PID參數(shù)整定方法，該算法首先利用PD型迭代學(xué)習(xí)控制來(lái)進(jìn)行期望軌跡的跟蹤控制，然后根據(jù)迭代學(xué)習(xí)控制的輸入輸出數(shù)據(jù)序列，通過(guò)強(qiáng)跟蹤濾波器來(lái)進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)、可獲得對(duì)應(yīng)于期望軌跡的優(yōu)化的PID控制參數(shù)。2007年，出現(xiàn)了多目標(biāo)滿意PID調(diào)節(jié)器，如馬建偉博士在其論文中首次較為全面地闡述了多目標(biāo)滿意PID的概念以及具體的PID參數(shù)整定方法，設(shè)計(jì)后的PID滿足多項(xiàng)指標(biāo)，提高了PID調(diào)節(jié)器的控制性能。與此同時(shí)，李銀伢等在此基礎(chǔ)上提出了一種基于參數(shù)空間圖解法的多目標(biāo)滿意PID調(diào)節(jié)器，此方法主要針對(duì)任意階線性定常系統(tǒng)具有區(qū)域極點(diǎn)指標(biāo)與H∞指標(biāo)約束的PID控制問(wèn)題。另外，量子遺傳算法開(kāi)始運(yùn)用于PID控制器的參數(shù)尋優(yōu)，如張興華等提出了量子遺傳算法的PID參數(shù)整定。到2008年，出現(xiàn)了許多關(guān)于PID參數(shù)整定的新成果，許多學(xué)者將混沌理論與PID控制算法結(jié)合。例如，明學(xué)星等提出基于混沌理論的預(yù)測(cè)PID調(diào)節(jié)器參數(shù)整定方法，通過(guò)混沌優(yōu)化算法對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行在線優(yōu)化。另外、一些改進(jìn)的PID調(diào)節(jié)器開(kāi)始出現(xiàn)，如王傳峰等設(shè)計(jì)了一種基于概率魯棒的分散PID控制器；呂建婷等設(shè)計(jì)的一種新型滑模PID調(diào)節(jié)器，此方法根據(jù)Lyapunov方法，推導(dǎo)出采用PID形式的切換面的滑模PID調(diào)節(jié)器。

另外，隨著智能控制理論的發(fā)展，模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論開(kāi)始運(yùn)用于PID參數(shù)整定，許多學(xué)者和研究人員在此方面進(jìn)行了大量的研究工作，得到了許多的研究成果并積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

從目前PID參數(shù)整定方法的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，以下幾個(gè)方面將是今后一段時(shí)間內(nèi)研究和實(shí)踐的重點(diǎn)：
①對(duì)于單輸入單輸出被控對(duì)象，需要研究針對(duì)不穩(wěn)定對(duì)象或被控過(guò)程存在較大干擾情況下的PID參數(shù)整定方法，使其在初始化、抗干擾和魯棒性能方面進(jìn)一步增強(qiáng)，使用最少量的過(guò)程信息及較簡(jiǎn)單的操作就能較好地完成整定。
②對(duì)于多輸入多輸出被控對(duì)象，需要研究針對(duì)具有顯著耦合的多變量過(guò)程的多變量PID參數(shù)整定方法，盡可能減少所需先驗(yàn)信息量，使其易于在線整定。
③PID控制技術(shù)有待進(jìn)一步研究，將自適應(yīng)和自整定有機(jī)結(jié)合，使其具有自動(dòng)診斷功能；結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、直覺(jué)推理邏輯等專家系統(tǒng)思想和方法對(duì)原有PID調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)思想及整定方法進(jìn)行改進(jìn)；將模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、免疫算法、粒子群算法、蟻群算法、DNA計(jì)算、量子計(jì)算等自然計(jì)算和PlD調(diào)節(jié)器相結(jié)合，進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)性能。這些都是PID調(diào)節(jié)器發(fā)展的極有前途的方向。