算法结构的简单性决定了PID控制比较适用于SISO最小相位系统，在处理大时滞、开环不稳定过程等难控对象时，需要通过多个PID控制器或与其它控制器的组合，才能得到较好的控制效果。2结构的简单性同时决定了PID控制只能确定闭环系统的少数主要零极点，闭环特性从根本上是基于动态特性的低阶近似假定的。3出于同样原因，决定了常规PID控制器无法同时满足跟踪设定值和抑制扰动的不同性能要求。在计算机控制系统中，PID控制规律是用计算机程序来实现的，因此它的灵活性很大。一些原来在模拟PID控制器中无法实现的问题，在引入计算机以后，就可以得到解决，于是产生了一系列的改进算法，形成非标准的控制算法，以改善系统的品质，满足不同控制系统的需要。
本章首先介绍了一般PID控制器的原理以及控制器参数对控制性能的影响：PID控制器的三个环节比例P、积分I、和微分D的作用以及其在实际控制过程中存在参数整定的问题。然后介绍了数字PID控制：位置式PID控制算法以及增
12
f量式PID控制算法，并讨论了两种控制算法的优缺点。本章为下面的改进PID控制算法打下基础。
13
f第3章积分分离PID控制算法及仿真
31积分分离PID控制算法
对于PID控制的改进主要体现在对其参数整定的先进技术和控制结构的研究上。参数整定的先进技术主要是通过模糊、神经网络、自适应控制等技术实现的；控制结构的改进主要有：积分分离、抗积分饱和、不完全微分、微分先行、前馈补偿、带死区等。实际应用中较为广泛的是积分分离。虽然PID的应用具有广泛性，但由于其参数整定的困难，大多工业场合采用PI控制，牺牲微分控制的作用以提高参数整定的方便和快速8。
在普通PID控制中引入积分环节的目的主要是为了消除静差。但在过程的启动、结束或大幅度增减设定时，短时间内系统输出有很大偏差，会造成PID运算的积分积累，致使控制量超过了执行机构可能允许的最大动作范围对应的极限控制量，引起系统较大的超调，甚至引起系统较大的振荡，这在生产过程中是绝对不允许的。
积分分离控制基本思想是；当被控量与设定值偏差较大时，取消积分的作用，以免由于积分作用使系统稳定性降低，超调量增大；当被控量接近给定值时，引入积分控制，以便消除静差，提高控制精度。其具体实现步骤如下9：
a根据实际情况人为设定阈值ε0；b当errorkε时，采用PD控制，可避免产生过大的超调，又使系统有较快的响应；
14
fc当errork≤ε时，采用PID控制，以保证系统的控制精r