綜合pid引數整定的發展來看，根據研究方法劃分有基於頻域的pid引數整定方法和基於時域的pid引數整定方法；根據發展階段劃分有常規pid引數整定方法和智慧型pid引數整定方法；根據被控物件個數劃分有單變數pid引數整定方法和多變數pid引數整定方法；根據控制量的組合形式劃分有線性pid引數整定方法和非線性pid引數整定方法等。目前主要有基於模式識別的引數整定方法（基於規則）和基於模型反饋的引數整定方法（基於模型）在實際工程中應用較為廣泛。
同時，近年來pid控制技術也處於不斷的發展與變化中，主要出現過以下幾種控制思想：
（1）自適應控制思想和常規pid控制器相結合的自適應pid控制或自校正pid控制。它既能自動整定控制器引數、能夠適應被控過程引數的變化，也具有常規pid控制器結構簡單、魯棒性好、可靠性高等優點。
（2）智慧型控制與常規pid控制相結合形成的智慧型pid控制。它具有不依賴系統精確數學模型的特點，對系統的引數變化具有較好的魯棒性。
（3）模糊控制和pid控制器兩者的結合具有模型控制靈活而適應性強的優點，又具有pid控制精度高的特點。適用於工業控制過程中大滯後、時變、非線性的複雜系統，它可以不要求掌握受控物件的精確數學模型，而根據人工控制規則組織控制決策表，然後由該錶決定控制量的大小。
（4）神經網路和pid控制器相結合的神經網路pid控制。神經網路具有自學習能力和大規模並行處理能力，在認知處理上比較擅長。
（5）**pid控制。**控制演算法採用非引數模型，不通過複雜的系統辨識來建立過程的數學模型，而是通過檢測到的過程響應根據某一優化效能指標來設計控制系統，確定乙個控制量的時間序列，是未來一段時間內的被調量與經過柔化後的期望軌跡之間的誤差最小。
然而實際工業生產過程往往具有非線性、不確定性，難以建立精確的數學模型，應用常規的pid控制器難以達到理想的控制效果；在實際生產過程中，由於受到引數整定方法煩雜的困擾，常規pid控制器引數往往整定不良、效能欠佳，對執行環境的適應性較差。針對上述問題，長期以來，人們一直在尋求pid控制器引數的自整定技術，以適應複雜的工況和高指標的控制要求。微機處理技術的發展和數字智慧型控制器的實際應用，以及近年來各種先進演算法的不斷湧現，為控制複雜系統開闢了新途徑。
因此，針對上述問題需要對pid引數進行了解並設計如何進行高效的整定。為了不使得研究顯得很突兀，我們將對常規的人工引數整定方法進行介紹與驗證，在此基礎上提出基於遺傳演算法的pid引數整定。
比例調節p
比例調節作用：是按比例反應系統的偏差，系統一旦出現了偏差，比例調節立即產生調節作用用以減少偏差。比例作用大，可以加快調節，減少誤差，但是過大的比例，使系統的穩定性下降，甚至造成系統的不穩定。如圖1所示。
增大比例係數p會加快系統響應，同時在有靜差的情況下有利於減小靜差。
（a）比例調節的響應曲線圖—響應速度
（b）比例調節的響應曲線圖—消除靜差
圖1 比例調節的響應曲線圖
*但是僅僅只有比例調節無法完全消除靜差，模型假設水箱不僅是裝水的容器，還需要持續穩定的給使用者供水，那麼數學模型為dx=u-c，在這裡c為使用者所需的水量，為常數。其中u=kp·e。當dx=0時即系統穩定，液位離我們想要的高度總是差那麼一點，這也就是所謂的穩態誤差，或者叫靜差。e=c/ kp。因此需要繼續新增積分環節進行作用。**積分調節作用：是使系統消除穩態誤差，提高無差度。因為有誤差，積分調節就進行，直至無差，積分調節停止，積分調節輸出一常值。積分作用的強弱取決與積分時間常數ti，ti越小，積分作用就越強。反之ti大，則積分作用弱，加入積分調節可使系統穩定性下降，動態響應變慢。積分作用常與另兩種調節規律結合，組成pi調節器或pid調節器。
*模型假設在上述水箱模型中積分環節的意義就相當於你增加了乙個水龍頭，這個水龍頭的開關規則是水位比預定高度低就一直往大了擰，比預定高度高就往小了擰。如果漏水速度不變，那麼總有一天這個水龍頭出水的速度恰好跟漏水的速度相等了，系統就和第一小節的那個一樣了。那時靜差就沒有了。這就是所謂的積分環節可以消除系統靜差。*
圖2 積分調節的響應曲線圖
微分調節d
微分調節作用：微分作用反映系統偏差訊號的變化率，具有預見性，能預見偏差變化的趨勢，因此能產生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調節作用消除。因此，可以改善系統的動態效能。在微分時間選擇合適情況下，可以減少超調，減少調節時間。微分作用對雜訊干擾有放大作用因此過強的加微分調節，對系統抗干擾不利。此外，微分反應的是變化率，而當輸入沒有變化時，微分作用輸出為零。微分作用不能單獨使用，需要與另外兩種調節規律相結合，組成pd或pid控制器。
*模型假設在上述水箱模型中實際情況中使用者的用水量往往是變化的，因此修改模型為：*
微分環節使得de的變化更為緩慢了，因此微分環節有如下作用：
微分環節主要作用是在響應過程中抑制偏差向任何方向的變化
微分常數不能過大，否則會使響應過程提前制動，延長調節時間。
然而，針對微分環節會提高系統抗擾動能力，降低系統抗雜訊能力，更多指的是大多數細微測量雜訊造成的e很小，但瞬時的de較大，微分環節相對於pi環節更容易受到這些細微雜訊的影響。
綜上：增大比例係數p會加快系統響應，同時在有靜差的情況下有利於減小靜差。
增大積分時間ti有利於減小超調，減小振盪，使系統的穩定性增加，但是系統靜差消除時間變長。
增大微分時間td會提高系統抗擾動能力，降低系統抗雜訊能力。
對於pid簡單的控制器，其優點主要體現在：
（1）原理簡單實現方便，是一種能夠滿足大多數實際需要的基本控制器。
（2）控制器適用於多種截然不同的物件，演算法在結構上具有較強的魯棒性。確切的說，在很多情況下對被控物件的機構或引數攝動不敏感。
但從另一方面來講，控制演算法的普遍適應性也反映了pid控制器在控制品質上的侷限性。具體分析，其侷限性主要來自以下幾個方面：
（1）演算法結構的簡單性決定了pid控制比較適用於siso最小相位系統，在處理大時滯、開環不穩定過程等難控物件時，需要通過多個pid控制器或與其他控制器的組合，均能得到較好的控制效果。
（2）結構的簡單性同時決定了pid控制只能確定閉環系統的少數主要零極點，閉環節特性從根本上是篆於動態特性的低階近似假定的。
（3）出於同樣原因，決定常規pid控制器無法同時滿足跟蹤設定值和抑制擾動的不同效能要求。在當今所使用的工業控制器中，多數pid控制或改變了形式的pid控制策略已經通過使用微處理器而轉變為數字的形式。
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