模拟电路设计系列讲座二十四：PID控制策略
四：微分环节
微分调节只与偏差的变化成比例，偏差变化越剧烈，由微分调节器给出的控制作用越大，从而及时地抑制偏差的增长，提高系统的稳定性。
P和I是根据已经形成的被调参数与给定值之偏差而动作（即偏差的方向和大小进行调节）。
微分调节是根据偏差信号的微分，即偏差变化的速度而动作的。只要偏差一露头，调节器就立即动作，以求更好的调节效果，而偏差如没有变化，微分调节就不起作用。
微分调节只是对偏差的变化做出调节，而与偏差的大小无关，所以微分调节不能消除余差。因此微分调节不能单独使用。
简单来讲，微分环节能够反映偏差信号的变化趋势（变化速率），并能在偏差信号值变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减小调节时间。
五：总结
PID是比例、积分、微分的缩写Proportional－Integral－Differential。比例作用的输出与偏差大小成正比；积分作用的输出变化速度与偏差成正比；微分作用的输出与偏差变化速度成正比。
比例调节作用：是按比例反应系统的偏差，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大，可以加快调节，减少误差。但是过大的比例，会使系统的稳定性下降，甚至造成系统的振荡。
积分调节作用：是使系统消除稳态误差，积分作用的强弱取决于积分时间常数，积分时间常数越小，积分作用就越强。反之，积分作用就越弱。加入积分调节可使系统稳定性下降，动态响应变慢。积分作用通常与另外两种调节规律结合，组成PI调节器或PID调节器。
微分调节作用：微分作用反应系统偏差信号的变化率，具有预见性，能产生超前的控制作用，在偏差还没有形成之前，已被微分调节作用消除。因此可以改善系统的动态性能，在微分时间常数选择合适的情况下，可以减少超调减少调节时间。当然，微分调节对于噪声信号也有放大作用，因此过强微分调节，对系统抗干扰不利。另外微分反应的是变化率，而当输入没有变化时，微分作用输出为零。
下一节将介绍控制理论中很重要的一个环节，电流采样、比例放大以及电流采样环节的误差分析。
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