PID控温的原理是什么？

PID温度控制器是一种能够将需要控制的温度，通过温度传感器对温度进行检测，把检测到的温度转换为电信号，然后把这个检测的信号与控制温度的信号进行比较，根据比较的结果来判断是不是已经达到了所设定的温度目标。如果还没有达到所要求的温度，就需要根据这两者之间的差值再进行调整，一直达到所设定的温度要求为止。

下面我用一个常用的恒温烙铁控制为例，当我要把烙铁的温度控制在270℃，此时我用 X作为需要控制的温度信号，这个信号的大小与我们要控制的温度值是一一对应的。我再设置一个由温度传感器感应来的信号叫Y，此时我们控制温度的信号就不取决于给定的信号X了，而是取决于X和Y的合成后的X-Y信号。

在这里就出现了如下的情况，一种是当温度值超过了270℃时，那么Y>X,这时X-Y<0,这就要求要减小给定量X,使温度降下来,直到温度降到270℃为止。另一种是当温度达不到270℃,那么Y<X,这时X-Y>0,这就要增大给定量X了,使温度上升,一直升到270℃为止。

这时在温度控制上就会出现一个问题,一是我们需要烙铁的实际温度要无限接近270℃这个目标温度值,也就是要求X-Y这个差值趋近于零;另一方面电烙铁的温度值又由X和Y这两个信号相减的结果来决定。如果直接用X-Y作为控制加热的信号,显然是无法实现控制加热的。

根据以上出现的情况,为了能够实现恒温的控制,我们在这里就需要引入一个具有自动调节功能的PID环节了,我们通常称为"比例P,积分I,微分D"环节。首先为了能够快速加热,我们要把X-Y这个给定信号进行放大,加快加热的进程。由于这个放大的信号是与X-Y成正比例的,因此我们称为比例环节P。 在恒温控制中只使用比例环节P还是不能完全解决问题的,我们都知道由于温度控制具有惯性,如果比例环节P太大的话,会造成温度偏离过高,由于温度降下来需要一定的时间,最终的结果会使温度在高位上振荡运行。

为了解决这种温度忽高忽低的问题,我们的工程控制人员由加入了积分的环节I,加入积分环节的目的是要求这个比例放大环节P要在一定的时间内逐渐地增大,减缓了温度变化的速度,从而防止了温度忽高忽低的现象。我们说任何事情都要有个度,这个增大的过程也不能时间太长,如果增加时间设置太长的话,所控制的温度很难迅速达到预定温度。为了弥补控制温度上升缓慢的情况,我们还需要增加第三个微分D环节,它的主要作用是可以根据控制温度给定的差值X-Y信号的变化趋势,提前给出一个比较大的调节动作,能够及时调整温度,达到恒温控制的目的。这就相当于我们用导弹打飞机一样,知道了飞机的速度,并且能够预判飞机下一步飞行的方向,我们发射导弹要给出一个提前量,这样才能击毁目标.。

对于PID的温度控制,我们要合理设置比例P,积分I和微分D三个环节,这样才能达到比较好的温度控制效果。在实际温度控制过程中需要对这些环节的参数进行不断修改调试,最终达到恒温控制的目的。