第三课“PID控制的基础理论”课程简介

反馈是系统控制领域的一个核心概念。在众多反馈控制算法中，具有百余年历史的著名比例-积分-微分（PID）控制器是迄今为止自动控制中应用最为广泛的反馈控制方法。PID控制器具有结构简单、易于实现、不依赖被控对象具体数学模型等突出优点，它与傅里叶变换、排序算法、随机数生成等十种算法被认为是“统治世界的十大算法”。

5. 能否设计更为智能可靠的PID型控制算法？

在本次分享中，首先简要介绍PID控制器的发展史以及当前在工程技术系统中的重要地位。然后，从一类由Newton力学方程描述的二阶非线性不确定系统出发，论证PID控制器对付非线性和不确定性的能力，并具体给出PID控制器参数的设计方法。接下来，阐明PID控制具有的跟踪与抗扰性能，以及非耦合PID控制应对非线性强耦合多个体系统的能力。最后，将简要讨论一下PID控制器具有的一些局限性，进而为工程实践人员理解PID控制的最大能力以及进一步为克服这些局限提供理论依据和指引方向。

推荐阅读资料：

1. C. Zhao and L. Guo. PID controller design for second order nonlinear uncertain systems, Science China Information Sciences, 60(2), 1-13, 2017.

2. J. Zhang and L. Guo. Theory and design of PID controller for nonlinear uncertain systems, IEEE Control Systems Letters, 3(3), pp.643 – 648, 2019.

3. C. Zhao and L. Guo. Towards a theoretical foundation of PID control for uncertain nonlinear systems, Automatica, vol. 142:110360, 2022.

4. C. Zhao and S. Yuan. Tracking performance of PID for nonlinear stochastic systems, arXiv preprint arXiv:2303.10537, 2023.

5. C. Zhao and L. Guo. Control of nonlinear uncertain systems by extended PID, IEEE Transactions on Automatic Control, 66(8), 3840-3847, 2021.

6. K.J. Astrom and T. Hagglund. PID controllers: theory, design and tuning. Research Triangle Park, NC: Instrument society of America. 1995.

7. 韩京清，自抗扰控制技术：估计补偿不确定因素的控制技术. 北京：国防工业出版社，2008.

8. 白志刚，自动调节系统解析与PID整定. 化学工业出版社，2012.

主讲老师 

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