首先要知道什么是PI。 PID（比例积分微分）英文全称为Proportion Integration Differentiation，它是一个数学物理术语。
目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能 控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接 口。控制器的输出经过输出接口、执行机构，加到被控系统上；控制系统的被控量，经过传感器，变送器，通过输入接口送到控制器。不同的控制系统，其传感器、 变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器 （仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器 (intelligent regulator)，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制 器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现PID控制的PC系统等等。 可编程控制器(PLC) 是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet相连，如Rockwell的PLC-5等。还有可以实现 PID控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix产品系列，它可以直接与ControlNet相连，利用网络来实现其远程控制功能。
1、开环控制系统
开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控制量)对控制器(controller)的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖将被控量反送回来以形成任何闭环回路。
2、闭环控制系统
闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是系统被控对象的输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系 统给定值信号相反，则称为负反馈( Negative Feedback)，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个具有负反馈 的闭环控制系统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正最后作出各种正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系 统。另例，当一台真正的全自动洗衣机具有能连续检查衣物是否洗净，并在洗净之后能自动切断电源，它就是一个闭环控制系统。
3、阶跃响应
阶跃响应是指将一个阶跃输入（step function）加到系统上时，系统的输出。稳态误差是指系统的响应进入稳态后，系统的期望输出与实际输出之差。控制系统的性能可以用稳、准、快三个字 来描述。稳是指系统的稳定性(stability)，一个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从阶跃响应上看应该是收敛的；准是指控制系统的准确性、控 制精度，通常用稳态误差来(Steady-state error)描述，它表示系统输出稳态值与期望值之差；快是指控制系统响应的快速性，通常用上升时间来定量描述。
4、PID控制的原理和特点
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它 以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的 其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或 不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、 积分、微分计算出控制量进行控制的。
比例（P）控制
比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。
积分（I）控制
在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的 或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积 分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳 态误差。
微分（D）控制
在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。 自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用， 其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入 “比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能 够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在 调节过程中的动态特性。
5、PID控制器的参数整定
PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被 控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是 依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主 要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应 曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需 要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡， 记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。
在实际调试中，只能先大致设定一个经验值，然后根据调节效果修改。
对于温度系统：P（%）20--60，I（分）3--10，D（分）0.5--3
对于流量系统：P（%）40--100，I（分）0.1--1
对于压力系统：P（%）30--70，I（分）0.4--3
对于液位系统：P（%）20--80，I（分）1--5
参数整定找最佳，从小到大顺序查
先是比例后积分，最后再把微分加
曲线振荡很频繁，比例度盘要放大
曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳
曲线偏离回复慢，积分时间往下降
曲线波动周期长，积分时间再加长
曲线振荡频率快，先把微分降下来
动差大来波动慢。微分时间应加长
理想曲线两个波，前高后低4比1
一看二调多分析，调节质量不会低
PID与自适应PID的区别：
首先弄清楚什么是自适应控制
在生产过程中为了提高产品质量，增加产量，节约原材料，要求生产管理及生产过程始终处于最优工作状态。因此产生了一种最优控制的方法，这就叫自适应控制。在这种控制中要求系统能够根据被测参数，环境及原材料的成本的变化而自动对系统进行调节，使系统随时处于最佳状态。自适应控制包括性能估计（辨别）、决策和修改三个环节。它是微机控制系统的发展方向。但由于控制规律难以掌握，所以推广起来尚有一些难以解决的问题。
加入自适应的pid控制就带有了一些智能特点，像生物一样能适应外界条件的变化。
还有自学习系统，就更加智能化了。
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SI---Signal Integrity 信号完整性
PI---Power Integrity 电源完整性
emc---electromagnetic compatibility 电磁兼容
rf --radio frequency 射频
emc=emi+ems
EMI(电磁辐射）=传导干扰(conduction)+辐射干扰(emission)
SI: 由傅立叶 变换可看出，信号上升越快, 高次谐波的幅度越大, MAXWELL方程组看知,这些交流高次谐波会在临近的线上产生交变电流. 甚至通过空间寄生电容直接辐射到另外的导体,所以这些高次谐波就是造成辐射干扰(emission)的主要因素; (说的简单点，就是信号上升越快，信号越完整，信号品质越好，但是对于emi不好）
PI: PCB上存在数字模拟区域, 高频低频区域等不同的区域和平面, 如果分割不当则很容易相互干扰, 即传导干扰(conduction).
电源完整性之APSIM-SPI 篇
在PCB设计中，高速电路的布局布线和质量分析无疑是工程师们讨论的焦点。尤其是如今的电路工作频率越来越高，例如一般的数字信号处理(DSP)电路板应用频率在150－200MHz是很常见的，CPU板在实际应用中达到500MHz以上已经不足为奇，在通信行业中Ghz电路的设计已经十分普及。所有这些PCB板的设计，往往是采用多层板技术来实现。在多层板设计中不可避免地为采用电源层的设计技术。而在电源层设计中，往往由于多种类的电源混合应用而使得设计变为十分复杂。
那么萦绕在PCB工程师中的难题有哪些？PCB的层数如何定义？包括采用多少层？各个层的内容如何安排最合理？如应该有几层地，信号层和地层如何交替排列等等。如何设计多种类的电源分块系统？如3.3V, 2.5V, 5V, 12V 等等。电源层的合理分割和共地问题是PCB是否稳定的一个十分重要的因素。如何设计去耦电容？利用去耦电容来消除开关噪声是常用的手段，但如何确定其电容量？电容放置在什么位置？什么时候采用什么类型的电容等等。如何消除地弹噪声？地弹噪声是如何影响和干扰有用信号的？回路（Return Path）噪声如何消除？很多情况下，回路设计不合理是电路不工作的关键，而回路设计往往是工程师最觉得束手无策的工作。如何合理设计电流的分配？尤其是地电层中电流的分配设计十分困难，而总电流在PCB板中的分配如果不均匀，会直接明显地影响PCB板的不稳定工作。另外还有一些常见的如上冲，下冲，振铃(振荡)，时延，阻抗匹配，毛刺等等有关信号的奇变问题，但这些问题和上述问题是不可分割的。它们之间是因果关系。
总的来说，设计好一个高质量的高速PCB板，应该从信号完整性(SI---Signal Integrity)和电源完整性(PI---Power Integrity )两个方面来考虑。尽管比较直接的结果是从信号完整性上表现出来的，但究其成因，我们绝不能忽略了电源完整性的设计。因为电源完整性直接影响最终PCB板的信号完整性。
有一个十分大的误区存在于PCB工程师中间，尤其是那些曾经使用传统EDA工具来进行高速PCB设计的工程师。有很多工程师曾经问过我们：“为什么用EDA具的SI信号完整性工具分析出来的结果和我们用仪器实际测试的结果不一致，而且往往是分析的结果比较理想？”其实这个问题很简单。引起这个问题的原因是：一方面是EDA厂商的技术人员没有解释清楚；另一方面是PCB设计人员的对仿真结果的理解问题。我们知道，目前中国市场上使用比较多的EDA工具主要是SI（信号完整性）分析工具，SI 是在不考虑电源的影响下基于布线和器件模型而进行的分析，而且大多数连模拟器件也不考虑（假定是理想的），可想而知，这样的分析结果和实际结果肯定是有误差的。因为大多数情况下， PCB板中电源完整性的影响比SI更加严重。
目前，虽然有些EDA厂商也已经部分的提供PI（电源完整性）的分析功能，但由于它们的分析功能和SI（信号完整性）完全分开进行，用户依然没有办法看到和实际测试结果接近的分析报告。PI 和 SI 是密切关联的。而且很多情况下，影响信号奇变的主要原因是电源系统。 例如，去耦电容没有设计好，地层设计不合理，回路影响很严重，电流分配不均匀，地弹噪声太大等等。
作为PCB设计工程师，其实很希望看到接近于实际结果的分析报告，那样就便于校正和排除故障，做到真正意义上的仿真设计的效果。SPI 工具的出现使得上述的讨论变为可能。SPI的英文缩写是Signal-Power Integrity, 顾名思义， 它是将SI 信号完整性和PI 电源完整性集成于一体的分析工具。使得 SI 和PI 从此不再孤立进行。
APSIM-SPI 是行业中第一家， 也是唯一一家将信号完整性和电源完整性结合于一起的产品。有了SPI工具，PCB工程师可以从此比较真实的从仿真波形中观察到和用仪器实际测试十分接近的波形。也就是说，从此理论设计和实际测试就有可比性了。
以往的SI功能是在假设电源层等是理想状态下的孤立的分析。虽然有很大的辅助作用，但没有整体效果，用户也很难简单地根据SI分析结果来排除错误。作一个假设，如果一块PCB板，由于它的VCC和GROUND线布得很细，此时电路自然不工作。用示波器等仪表也很容易发现信号发生奇变很严重。但这种很容易想象的设计，如果用一般的SI分析工具，就无法仿真出信号的奇变情况。这时的情况是，尽管仿真结果的波形很完整，没有奇变，但实际是已经奇变到了不工作的地步。所以有工程师曾经质问：“为什么当我们将PCB板中电源线和地线布得无论多么多么窄， SI仿真中的信号波形都没有变化？”， 原因就是SI仿真中没有考虑你的PI， 也就是说没有考虑你的电源线和地线。而要解决这个问题， 唯一的办法就是采用SPI工具。SPI 在进行SI信号完整性分析是充分考虑地电层，包括信号层中的地电线，以及大面积地信号填充等。而这些地电层的不稳定信号或干扰将完全的叠加到SI的仿真结果中去。这样才能仿真真正的实际工作效果，当然其最终结果也就接近了实际测试结果。便于工程师直观考虑和校正。
APSIM－SPI 为了实现SI 和PI 的有机结合，无论从内部模型、计算方法、用户界面、分析功能以及仿真机理等都作了重大调整。目的是使用户使用依然方便的前提下保证SPI功能的完美性。比如在RLGC建模和分布参数提取时，SPI 的RLGC参数提取就要比以前单纯的SI 参数提取要复杂的多。因为在SPI 中要必须充分的考虑地电层的寄生参数，以及地电层和信号线之间的连接关系。
APSIM－SPI 在进行信号奇变分析时将充分考虑地电层的影响。因为SPI 在建模时将地电层的寄生参数模型和信号布线的参数模型，以及器件IBIS或SPICE模型一起综合考虑。因此无论你设计中的去耦电容、滤波电容、端子电阻等模拟部件还是电路在工作产生的SSO开关噪声、地弹噪声等等都将一起反应在最终的仿真结果波形上。
利用APSIM公司的SPI工具，PCB工程师在设计PCB板时就可以直观地观察信号的奇变情况，并进行及时的调整。如当发现自己的地线布得不够宽时，信号会有噪声，甚至变形，这时你就可以调整地线宽度，直到满意为至。而以往地线终究应该布多宽？工程师们只有凭经验去调试，没有任何工具可以辅助它们进行设计指导。而如果地线布得不好，则引起PCB板不工作的概率将十分大。但如今的PCB板如此之复杂，不仅仅是地线宽度的问题，还应该包括地平面填充、多层地平面设计、尤其是地平面的分割技术处理等等， 对不同的频率要用不同的处理方法。 如果光凭有限的经验肯定是不能满足设计要求的。现在借助于APSIM－SPI， PCB工程师就可以很方便地知道他的地平面、地线系统设计是否合理及有效。
例如：当设计多层板时，很多工程师在要考虑每一层如何安排时经常不知是先放信号层还是先放地层？是信号层和地层交替放还是集中放？现在工程师可以根据SPI的仿真结果，清楚地得到是哪一种方法效果最好。
再如：当在地线层上有多个电源时，如3.3V的地,、2.5V的地、5V的地等，如何进行分割处理？以往工程师只能凭有限的经验，而且也只能从边界划分去简单考虑合理性。如果这方面设计不合理，其后果是可想而知的，相信工程师们是有很深的体会的。但由于地层往往在PCB 板的中间层，因为物理上根本接触不到，调试是就很难进行修改。而事实上，在进行多电源地层设计时，不光要考虑各个地域之间的边界问题，还要考虑滤波问题、共地问题等等。有了SPI工具，工程师就可以很方便的进行多电源地域分割的合理设计了。如果不合理， 那么仿真时信号就会变形，这在以前是根本做不到的。
在处理地弹噪声和SSO开关噪声时，大家知道这方面噪声的严重性（在EDA中，这方面的噪声归纳于PI电源完整性分析范围）， 尤其是高速PCB， 经常遇到工作状态不稳定， 其实很可能是由于开关噪声或者是地弹噪声所引起的。工程师们也一定知道一些简单的处理办法。但从定量的角度考虑时，就很复杂了。例如：一种简单的消除SSO开关噪声的有效方法是在电源和地之间加滤波电容， 常用的方法是加一些不同质量和类型的电解电容，工程师一定很容易定量确定这些电容的最大电压，（只要根据PCB 板的工作电压就可以进行计算 ），但如何定量确定这些电容的容量，（电容值）往往是只有凭经验了，或者是参考其它电路的设计。因为要*理论去计算将是十分困难的。 尤其是现在的PCB 板电路如此复杂就更加不容易*手工计算了。电容的放置位置也是不容易确定的因素之一。但这些电解电容的放置位置和它所起的滤波效果将密切相关。（常见的方法是放置在PCB板的电源入口处）。
现在利用APSIM－SPI工具，工程师就可以很方便地来设计和验证这些滤波电容的效果了。并且有效的确定这些电容的放置位置和它们的电容值。多余的电容坚决不要，应该有的电容一定不能少！
APSIM－SPI还有很多有关信号奇变和仿真设计方面的特点。我们相信，现在的高速PCB板设计必须采用先进的辅助手段来进行，SPI 结合了多年来的设计经验，集合了先进的SI和PI分析技术，直接真实地仿真PCB板的具体工作状态，更加接近于实际测试结果。SPI提供了全新的调试平台，使得多年来一直凭经验设计的方法过渡到仿真环境中。大大的提高了高速PCB的一次设计成功率。SPI 在业界已经逐步成为高速PCB 设计工程师最受欢迎，最必须的设计分析工具。SPI 和业界其它PCB设计工具密切配合使用。 如Mentor Graphics, Cadence, PADS, Protel等。
使用六脚开关电源芯片，制作开关电源，可以选择OB2532芯片。
OB2532是一只六脚开关电源芯片，1脚是GND端，2脚是GATE端，3脚是CS端，4脚是INV端，5脚是COMP端，6脚是VDD端。使用这款芯片加一个开关电源脉冲变压器非常容易组成一个开关电源的。
