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在20世紀(jì)40年代以前除在最簡(jiǎn)單的情況下可以采用開關(guān)控制外,它是唯一的控制方式。20世紀(jì),通信技術(shù)、電子技術(shù)開始發(fā)展。同時(shí)戰(zhàn)爭(zhēng)、工業(yè)也成為了推動(dòng)力,自動(dòng)控制技術(shù)與自動(dòng)控制理論開始快速發(fā)展。PID的誕生源于人類對(duì)于反饋系統(tǒng)的相關(guān)研究。20世紀(jì)20年代,美國(guó)貝爾電話實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家本逐步建立了反饋控制系統(tǒng)的頻率特性分析方法。貝爾實(shí)驗(yàn)室具有通信背景的工程師們往往很熟悉頻域方法。1932年,奈奎斯特(H·Nyquist)發(fā)表論文,采用圖形的方法來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這套方法,后來也用于自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)。之后,反饋控制原理開始應(yīng)用于工業(yè)過程。1934年美國(guó)麻省理工的赫曾教創(chuàng)立了伺服控制理論,首次提出軌跡跟蹤在反饋控制中的重要性。兩年后,英國(guó)的考倫德(A·Callender)和斯蒂文森(A·Stevenson)等人給出了PID控制器的方法。 簡(jiǎn)單說來,PID控制的優(yōu)點(diǎn)有三:技術(shù)成熟,控制效果優(yōu)良;適應(yīng)性強(qiáng),對(duì)于各種過程控制對(duì)象,PID算法幾乎都符合要求;魯棒性強(qiáng)。其中,魯棒性(Robustness)指,它反映反饋控制系統(tǒng)具有承受這一類不確定性影響的能力。簡(jiǎn)單來說,當(dāng)魯棒性較好就是指當(dāng)機(jī)器人的某些物理特性產(chǎn)生變化時(shí),PID算法仍能夠?qū)C(jī)器人的姿態(tài)控制在合理范圍內(nèi)。一方面,PID成本低廉,易于操作;另一方面,絕大部分控制對(duì)象可以直接使用PID控制,而不必深究其模型機(jī)理,因其較強(qiáng)的魯棒性可保證系統(tǒng)的性能指標(biāo)滿足基本要求。一般意義上,PID控制器是線性控制器。PID控制的含義是,將經(jīng)過反饋后得到的誤差信號(hào)分別進(jìn)行比例P、積分I和微分D運(yùn)算后再疊加得到控制器輸出信號(hào)。
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