目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現代化水平的一個重要標志。同時，控制理論的發(fā)展也經歷了古典控制理論、現代控制理論和智能控制理論三個階段。智能控制的典型實例是模糊全自動洗衣機等。自動控制系統可分為開環(huán)控制系統和閉環(huán)控制系統。
     一個控制系統包括控制器﹑傳感器、變送器、執(zhí)行機構、輸入輸出接口?？刂破鞯妮敵鼋涍^輸出接口、執(zhí)行機構，加到被控系統上；控制系統的被控量，經過傳感器，變送器，通過輸入接口送到控制器。
     不同的控制系統，其傳感器、變送器、執(zhí)行機構是不一樣的。比如壓力控制系統要采用壓力傳感器。電加熱控制系統的傳感器是溫度傳感器。
     目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（儀表）已經很多，產品已在工程實際中得到了廣泛的應用，有各種各樣的PID控制器產品，各大公司均開發(fā)了具有PID參數自整定功能的智能調節(jié)器（inbbbligent regulator），其中PID控制器參數的自動調整是通過智能化調整或自校正、自適應算法來實現。有利用PID控制實現的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實現PID控制功能的可編程控制器（PLC），還有可實現PID控制的PC系統等等。
     可編程控制器（PLC） 是利用其閉環(huán)控制模塊來實現PID控制，而可編程控制器（PLC）可以直接與ControlNet相連，如Rockwell的PLC-5等。還有可以實現PID控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix產品系列，它可以直接與ControlNet相連，利用網絡來實現其遠程控制功能。
 1、開環(huán)控制系統
     開環(huán)控制系統（open-loop control system）是指被控對象的輸出（被控制量）對控制器（controller）的輸出沒有影響。在這種控制系統中，不依賴將被控量反送回來以形成任何閉環(huán)回路。
 2、閉環(huán)控制系統
     閉環(huán)控制系統（closed-loop control system）的特點是系統被控對象的輸出（被控制量）會反送回來影響控制器的輸出，形成一個或多個閉環(huán)。閉環(huán)控制系統有正反饋和負反饋，若反饋信號與系統給定值信號相反，則稱為負反饋（ Negative Feedback），若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統均采用負反饋，又稱負反饋控制系統。閉環(huán)控制系統的例子很多。比如人就是一個具有負反饋的閉環(huán)控制系統，眼睛便是傳感器，充當反饋，人體系統能通過不斷的修正最后作出各種正確的動作。如果沒有眼睛，就沒有了反饋回路，也就成了一個開環(huán)控制系統。另例，當一臺真正的全自動洗衣機具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動切斷電源，它就是一個閉環(huán)控制系統。
 3、階躍響應
     階躍響應是指將一個階躍輸入（step function）加到系統上時，系統的輸出。穩(wěn)態(tài)誤差是指系統的響應進入穩(wěn)態(tài)后﹐系統的期望輸出與實際輸出之差?？刂葡到y的性能可以用穩(wěn)、準、快三個字來描述。穩(wěn)是指系統的穩(wěn)定性（stability），一個系統要能正常工作，首先必須是穩(wěn)定的，從階躍響應上看應該是收斂的﹔準是指控制系統的準確性、控制精度，通常用穩(wěn)態(tài)誤差來（Steady-state error）描述，它表示系統輸出穩(wěn)態(tài)值與期望值之差﹔快是指控制系統響應的快速性，通常用上升時間來定量描述。 
 4、PID控制的原理和特點
     在工程實際中，應用最為廣泛的調節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調節(jié)。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結構簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調整方便而成為工業(yè)控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或得不到精確的數學模型時，控制理論的其它技術難以采用時，系統控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。即當我們不完全了解一個系統和被控對象﹐或不能通過有效的測量手段來獲得系統參數時，最適合用PID控制技術。PID控制，實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據系統的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。 
     （1）比例（P）控制
     比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。當僅有比例控制時系統輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-state error）。 
     （2）積分（I）控制
     在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。對一個自動控制系統，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統（System with Steady-state Error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。因此，比例+積分（PI）控制器，可以使系統在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。
     （3）微分（D）控制
     在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關系。 自動控制系統在克服誤差的調節(jié)過程中可能會出現振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后（delay）組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應該是零。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項”，它能預測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例+微分（PD）控制器能改善系統在調節(jié)過程中的動態(tài)特性。 
 5、PID控制器的參數整定
     PID控制器的參數整定是控制系統設計的核心內容。它是根據被控過程的特性確定PID控制器的比例系數、積分時間和微分時間的大小。PID控制器參數整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據系統的數學模型，經過理論計算確定控制器參數。這種方法所得到的計算數據未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經驗，直接在控制系統的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。PID控制器參數的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。三種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經驗公式對控制器參數進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數，都需要在實際運行中進行最后調整與完善。現在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進行 PID控制器參數的整定步驟如下：
     （1）首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓系統工作；
     （2）僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統對輸入的階躍響應出現臨界振蕩，記下這時的比例放大系數和臨界振蕩周期；
     （3）在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數。 
     自本世紀30年代以來，自動化技術獲得了驚人的成就，已在工業(yè)生產和國民經濟各行業(yè)起著關鍵的作用。自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現代化水平的一個重要標志。同時，控制理論的發(fā)展也經歷了古典控制理論、現代控制理論和智能控制理論三個階段。
     古典控制最早和最典型的實例是蒸汽機的離心式飛錘調速器控制﹔現代控制的典型的實例是火炮的控制﹐阿波羅登月的實現﹔智能控制的實例有模糊全自動洗衣機等等。
     自動控制系統可分為開環(huán)控制系統和閉環(huán)控制系統。 
     一、控制系統的結構
     一個控制系統包括控制器﹑傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機構﹑輸入輸出接口，見圖1?？刂破鞯妮敵鼋涍^輸出接口、執(zhí)行機構﹐加到被控系統上﹔控制系統的被控量﹐經過傳感器﹐變送器﹐通過輸入接口送到控制器。不同的控制系統﹐其傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機構是不一樣的。比如一個電加熱爐控制系統﹐被控制量是溫度﹐傳感器是溫度傳感器。壓力控制系統要采用壓力傳感器。
 
 圖1

     二、開環(huán)控制系統
     開環(huán)控制系統(open-loop control system)是指被控對象的輸出(被控制量)對控制器(controller)的輸出沒有影響，如圖2所示。在這種控制系統中，不依賴將被控量反送回來以形成任何死循環(huán)回路。開環(huán)控制系統的例子很多，比如：汽車引擎的空轉速率控制系統﹔一般的洗衣機，它的洗衣時間完全由人為操作來判斷與估計。
 
 圖2
     圖中擾動量是指系統的干擾(disturbance)，給定量是指系統的參考輸入(reference bbbbb)，被控制量是指被控對象的輸出，控制信號是指控制器的輸出。
     二、閉環(huán)控制系統
     閉環(huán)控制系統(closed-loop control system)的特點是系統被控對象的輸出(被控制量)會反送回來影響控制器的輸出，形成一個或多個閉環(huán)。閉環(huán)控制系統有正反饋和負反饋，若反饋信號與系統給定值信號相反，則稱為負反饋( Negative Feedback)，若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統均采用負反饋，又稱負反饋控制系統。圖1給出一個閉環(huán)控制系統(負反饋)的結構圖。
     閉環(huán)控制系統的例子很多。比如人就是一個具有負反饋的閉環(huán)控制系統，當他去拿東西的時候，眼睛便是傳感器，充當反饋，人體系統能通過不斷的修正最后拿到所要取的東西。當然，如果這個人是一個瞎子，他沒有眼睛，不能看見所要拿的物品，就沒有了反饋回路，也就成了一個開環(huán)控制系統。另一個例子是上面我們所說的洗衣機，當一臺真正的全自動洗衣機具有能連續(xù)檢查衣物是否洗清及在洗清之后能自動切斷電源的裝置的時候，它就是一個死循環(huán)控制系統。
     三、階躍響應
     圖3表示的是一個系統的階躍響應(step response) 。
 
 
     階躍響應是指將一個階躍輸入（step function）加到系統上時系統的輸出﹐圖中紅線所示。穩(wěn)態(tài)誤差是指系統的響應進入穩(wěn)態(tài)后﹐系統的期望輸出與實際輸出之差。 控制系統的性能指針可以用穩(wěn)、準、快三個字來描述。穩(wěn)是指系統的穩(wěn)定性(stability)，一個系統要能正常工作，首先必須是穩(wěn)定的，從階躍響應上看應該是收斂的﹔準是指控制系統的準確性、控制精度，通常用穩(wěn)態(tài)誤差來(Steady-state error)描述，它表示系統輸出穩(wěn)態(tài)值與期望值之差﹔快是指控制系統響應的快速性，通常用上升時間來定量描述。