基于 MATLAB 的 PID 控制器参数整定及仿真
摘要:PID 控制器结构和算法简单，应用广泛，但参数整定比较复杂，在此我探
讨利用 MATLAB 实现 PID 参数整定及其仿真的方法，并分析比较比例、比例积
分、比例微分控制，探讨 K
p
，T
i
，T
d
三个参数对 PID 控制规律的影响
关键字：PID 控制器，MATLAB，参数整定，仿真
Parameter tuning and emulation of controller based on MATLAB
Abstract：The control structure and algorithm of PID is easy and widely applicable，
but its setting methods of are multifarious， Generally utilize guessing and trying to
fix. It is convenient to tune PID parameters and emulate through MATLAB
experiment. Analyze and compare the proportion、the proportion integral and the
proportion differential control. Discuss the influence of three parameters K
p
,Ti and T
d
to the PID control rules.
Key words: PID controller, MATLAB, parameter turning,emulation
一 PID 控制的简介及其发展
1.1 PID 控制简介
PID（P， proportion 比例；I ，integration 积分；D ，differentiation）用
于控制精度，比例是必须的，它直接影响精度，影响控制的结果；积分相当于
力学的惯性能使震荡趋于平缓；微分控制提前量，它相当于力学的加速度，影
响控制的反应速度，太大会导致大的超调量使系统极不稳定；太小会使反应缓
慢。一般而言 PID 调节是一个整体的说法，在实际中 PID 的比例积分微分并非
总是同时使用，PI 调节和 PD 调节使用较多
1.2 PID 控制发展
在实际的 过程控 制与运动控制系统中，PID 家族占有相当的地位据统计，工业
控制的控制器中 PID 类控制器占有 90%以上。 PID 控制器是最早出现的控制器
类型，因为其结构简单，各个控制器 参数有着明显的物理意义，调整方便，所
以这类控制器很受工程技术人员的喜爱。此外，随着控制理论的发展，出现了
各种分支，如专家系统、模糊逻辑、神经网络、灰色系统理论等，它们和传统
的 PID 控制策略相结合又派生出各种新型的 PID 类控制器，形成庞大的 PID 家
族，很多算法大大改进了传统 PID 控制器的性能。
二 实现 PID 控制
2.1 如何实现 PID 控制
在一些系统中，需要进行 PID 控制，如一些板卡采集系统，甚至在一些
DCS 和 PLC 的系统中有时要扩充系统的 PID 控制回路，而由于系统硬件和回
路的限制需要在计算机上增加 PID 控制回路。在紫金桥系统中，实时数据库提
供了 PID 控制点可以满足 PID 控制的需要。
进入到实时数据库组态，新建点时选择 PID 控制点。紫金桥提供的 PID 控制
可以提供理想微分、微分先行、实际微分等多种控制方式。
进行 PID 控制时，可以把 PID 的 PV 连接在实际的测量值上，OP 连接在 PID
实际的输出值上。这样，在实时数据库运行时，就可以自动对其进行 PID 控制。
2.2 PID 参数的调整：
在 PID 参数进行整定时如果能够有理论的方法确定 PID 参数当然是最理想的
方法，但是在实际的应用中，更多的是通过凑试法来确定 PID 的参数。
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