啥是PID？
PID，就是“比例（proportional）、積分（integral）、微分（derivative）”，是一種很常見的控制算法。
PID已經有107年的歷史了
。
它并不是什么很神圣的東西，大家一定都見過PID的實際應用。
比如四軸飛行器，再比如平衡小車......還有汽車的定速巡航、3D打印機上的溫度控制器....
就是類似于這種：需要將某一個物理量“保持穩定”的場合（比如維持平衡，穩定溫度、轉速等），PID都會派上大用場。PID應用相關文章，點擊閱讀：應用PID控制，讓機器人學會騎自行車。
那么問題來了：
比如，我想控制一個“熱得快”，讓一鍋水的溫度保持在50℃，這么簡單的任務，為啥要用到微積分的理論呢
。關于PID原理，也可以看這篇文章：PID算法原理介紹。
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你一定在想：
這不是so easy嘛~ 小于50度就讓它加熱，大于50度就斷電，不就行了？幾行代碼用Arduino分分鐘寫出來。
沒錯~在要求不高的情況下，確實可以這么干~ But！如果換一種說法，你就知道問題出在哪里了：
如果我的控制對象是一輛汽車呢？
要是希望汽車的車速保持在50km/h不動，你還敢這樣干么。
設想一下，假如汽車的定速巡航電腦在某一時間測到車速是45km/h。它立刻命令發動機：加速！
結果，發動機那邊突然來了個100%全油門，嗡的一下，汽車急加速到了60km/h。
這時電腦又發出命令：剎車！
結果，吱...............哇............(乘客吐)
所以，在大多數場合中，用“開關量”來控制一個物理量，就顯得比較簡單粗暴了。有時候，是無法保持穩定的。因為單片機、傳感器不是無限快的，采集、控制需要時間。
而且，控制對象具有慣性。比如你將一個加熱器拔掉，它的“余熱”（即熱慣性）可能還會使水溫繼續升高一小會。
這時，就需要一種『算法』：
于是，當時的數學家們發明了這一歷久不衰的算法——這就是PID。
你應該已經知道了，P，I，D是三種不同的調節作用，既可以單獨使用（P，I，D），也可以兩個兩個用（PI，PD），也可以三個一起用（PID）。
這三種作用有什么區別呢？客官別急，聽我慢慢道來
我們先只說PID控制器的三個最基本的參數：kP,kI,kD。
kP
P就是比例的意思。它的作用最明顯，原理也最簡單。我們先說這個：
需要控制的量，比如水溫，有它現在的『當前值』，也有我們期望的『目標值』。
這就是P的作用，跟開關控制方法相比，是不是“溫文爾雅”了很多
。
實際寫程序時，就讓偏差（目標減去當前）與調節裝置的“調節力度”，建立一個一次函數的關系，就可以實現最基本的“比例”控制了~
kP越大，調節作用越激進，kP調小會讓調節作用更保守。
要是你正在制作一個平衡車，有了P的作用，你會發現，平衡車在平衡角度附近來回“狂抖”，比較難穩住。
如果已經到了這一步——恭喜你！離成功只差一小步了~
kD
D的作用更好理解一些，所以先說說D，最后說I。
剛才我們有了P的作用。你不難發現，只有P好像不能讓平衡車站起來，水溫也控制得晃晃悠悠，好像整個系統不是特別穩定，總是在“抖動”。
你心里設想一個彈簧：現在在平衡位置上。拉它一下，然后松手。這時它會震蕩起來。因為阻力很小，它可能會震蕩很長時間，才會重新停在平衡位置。
請想象一下：要是把上圖所示的系統浸沒在水里，同樣拉它一下 ：這種情況下，重新停在平衡位置的時間就短得多。
我們需要一個控制作用，讓被控制的物理量的“變化速度”趨于0，即類似于“阻尼”的作用。
因為，當比較接近目標時，P的控制作用就比較小了。越接近目標，P的作用越溫柔。有很多內在的或者外部的因素，使控制量發生小范圍的擺動。
D的作用就是讓物理量的速度趨于0，只要什么時候，這個量具有了速度，D就向相反的方向用力，盡力剎住這個變化。
kD參數越大，向速度相反方向剎車的力道就越強。
如果是平衡小車，加上P和D兩種控制作用，如果參數調節合適，它應該可以站起來了~歡呼吧
。
等等，PID三兄弟好像還有一位。看起來PD就可以讓物理量保持穩定，那還要I干嘛？
因為我們忽視了一種重要的情況：
kI
還是以熱水為例。假如有個人把我們的加熱裝置帶到了非常冷的地方，開始燒水了。需要燒到50℃。
在P的作用下，水溫慢慢升高。直到升高到45℃時，他發現了一個不好的事情：天氣太冷，水散熱的速度，和P控制的加熱的速度相等了。
這可怎么辦？
于是，水溫永遠地停留在45℃，永遠到不了50℃。
作為一個人，根據常識，我們知道，應該進一步增加加熱的功率。可是增加多少該如何計算呢？
前輩科學家們想到的方法是真的巧妙。
設置一個積分量。只要偏差存在，就不斷地對偏差進行積分（累加），并反應在調節力度上。
這樣一來，即使45℃和50℃相差不太大，但是隨著時間的推移，只要沒達到目標溫度，這個積分量就不斷增加。系統就會慢慢意識到：還沒有到達目標溫度，該增加功率啦！
到了目標溫度后，假設溫度沒有波動，積分值就不會再變動。這時，加熱功率仍然等于散熱功率。但是，溫度是穩穩的50℃。
kI的值越大，積分時乘的系數就越大，積分效果越明顯。
所以，I的作用就是，減小靜態情況下的誤差，讓受控物理量盡可能接近目標值。
I在使用時還有個問題：需要設定積分限制。防止在剛開始加熱時，就把積分量積得太大，難以控制。
原文鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/iE88qv3SFzAf2NjUGGeuPw
轉載自：STM32嵌入式開發
原文鏈接：PID到底是個啥？講個故事告訴你
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現代供電網絡日趨龐大，彼此間的電磁耦合緊密，系統故障點引起的電壓擾動往往會波及更大范圍的用電負載。電力系統經常因為短路等不可預防的故障引發暫態電壓擾動問題，主要表現為系統電壓的暫降、暫升和短時中斷。
對電壓暫降非常敏感的用戶及設施（例如半導體行業、電子數控設備、變頻器裝置、IT產業設備等）一旦發生電壓暫降，帶來的損失非常大。對這些用戶而言，90%以上的電能質量是由于電壓暫降引起的。因此電壓暫降已被認為是影響用電設備正常運行、安全生產的重大問題之一。
在高鐵站房及地鐵行業，當發生電壓暫降時，影響較大的要為對暫降敏感的電子信息系統、數據處理設施、信號系統及自動扶梯等。
電壓暫降（俗稱晃電）
國家標準《電能質量電壓暫降與短時中斷》（GB/T30137-2013）規定了：電壓暫降是指電力系統中某點工頻電壓有效值暫時降低至額定電壓的10%~90%，并持續10ms~1min。
電壓暫降原因
電壓暫降發生的原因主要分為兩類：電力系統原因和用戶側原因；
? 電力系統原因：
主要為短路故障：如雷擊、極端氣候、動物、人為誤操作、輸配電系統故障（單相接地）等引起的；
? 用戶側原因：
包括用戶內部短路以及大型感應電機的啟動，電弧爐、軋鋼機等沖擊性負荷的投運等。
影響電壓暫降的因素
? 電網短路容量
? 短路電流
? 與故障點之間的距離
電壓暫降影響
造成的經濟損失
? 電壓暫降帶來的危害與行業和負載性質有關；
? 連續性生產行業受影響程度最大，單次電壓擾動造成的經濟損失從數萬元到數千萬元不等；
電壓暫降治理產品
工作原理
電網電壓在限值內：電網為敏感負載供電時，快速開關導通，逆變器休眠，但保持與電網電壓同步，以便在電網擾動時立即動作。
發生電壓暫降/暫升：當電網出現擾動瞬間，快速開關強制關斷，將敏感負載與電網隔離，由儲能元件經逆變器向敏感負載供電。
電壓恢復：調整逆變器輸出電壓幅值和相位與電網電壓一致，快速開關導通，敏感負載切換到電網供電，整流電路對儲能元件充電，以備再次使用。
故障旁路狀態：AVC故障或維護時，旁路開關動作，一般機械式旁路開關60ms切換，復合式旁路開關小于1ms切換，旁路機械開關閉合后快速開關斷開。
治理方案
安裝方式：上進上出；上進下出；下進下出；下進上出；
控制架構成熟：從2010年起，英博電氣具備并網逆變器技術，熟悉的電路拓撲如兩電平架構、三電平架構，英博電氣都具有成熟的解決方案
可靠性高：針對晶閘管串聯的說明：
(1)、晶閘管制造和驅動技術成熟，國內早已大批量生產，所以晶閘管單元部分本身穩定性高；
(2)、晶閘管損壞即為擊穿，晶閘管擊穿狀態類似于一根導線，短時不會影響電網給負荷的正常供電；
(3)、晶閘管驅動采用雙回路驅動信號，且驅動電源獨立，進一步加強可靠性；
保護功能全面：
其它說明：
(1)、控制系統控制電采用雙電源形式供電，交直流電源快速切換，加強了控制系統供電的可靠性；
(2)、晶閘管短路故障保護；
(3)、主控制器與晶閘管驅動板通信故障保護；
行業應用
典型需求行業：
01
暫降對半導體行業影響
芯片制造工藝復雜，芯片中電路的制作需層層疊代、環環相扣，芯片從最初的硅圓片上線加工到最后芯片封裝銷售，整個過程將近上百道工序，任何一道工序的加工失誤均會導致整個晶圓片的報廢，造成巨大損失。
半導體行業敏感負載
1、廠務排風系統（潔凈室）、PCW工藝水、UPW超純水系統
2、光刻機
3、離子注入機
4、刻蝕機
5、機臺控制系統等
02
暫降對汽車行業影響
在汽車行業中，大量使用自動化設備，電壓暫降會造成汽車工廠的機器人、傳動系統、輸送鏈、伺服系統、加工中心等宕機，那么其中一關鍵工位的設備宕機可能造成整條生產線的停工。
跌落至額定電壓85%以下的暫降事件就可能導致機器人停機停產！
沖壓車間：
自動化控制系統復雜連續的機器，典型的組成結構包括:大型直流調速器及相互關聯的壓機單元，工件輸送伺服器、控制機器手等，因此，對電壓暫降非常敏感。
焊接車間：
機器人或伺服控制設備因電壓暫降失去原點，通常需要手工“復位”，需要花費大量時間；激光焊等重要設備因電壓暫降而損壞，設備昂貴、備件周期長。
涂裝車間：
輸送鏈設備、機器人、烘房、通風設備、生產線系統的連貫性操作是至關重要，因電壓暫降而中斷以后可能需要將設備完全停止、清洗、再重啟，該過程耗時較長，且產品質量會受影響或可能報廢。
動力總成數控加工中心：
數控機床、輸送設備、裝配線和測試平臺，昂貴而復雜的設備停機需要重新設置機床參數，并會報廢工件、損壞刀具、流水線停產、待工等。
03
暫降對扶梯的影響
變頻器是實現自動扶梯節能和速度調節的關鍵環節，對電壓暫降非常敏感。自身設置的交流欠壓保護、直流欠壓保護、過流保護和速度保護等保護策略，發生暫降后會導致：
1.將閉鎖變頻器，使得牽引電機失去電源；
2. 啟用機械制動，使得扶梯抱閘減速停梯。
3.當扶梯上有乘客時，乘客將由于慣性作用摔落，從而導致人員受傷情況。
案例
某軍工企業，主要生產軍工精密設備的電路板，本次動態電壓恢復器保護的生產設備為投影光刻機，光刻工藝要經歷硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻膠、軟烘、對準曝光、后烘、顯影、硬烘、刻蝕等工序，整套設備對環境、生產工藝等都要求非常嚴格。當發生暫降時，設備停機，生產中的晶圓等材料全部報廢，投影光刻機的一些組件也會也會損壞。
應用效果
（本文來自英博電氣，由電力設備狀態監測整理。本號所刊發文章僅為學習交流之用，無商業用途，向原作者致敬。因某些文章轉載多次無法找到原作者在此致歉，若有侵權請告知，我們將及時刪除，本文僅供學習交流、我們注重分享，勿作商用，版權歸原作者。）