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用于计算PID控制器整定参数的技术有很多种。大多数都是基于某个数学模型，该模型专门为好终控制对象、过程和测量的组合体开发。
描述控制器的模型就是PID的算法。如果能为过程(好终的控制元件，过程和测量)确定模型，那么就建立了整个控制回路的数学模型。在这一点上，控制器的整定就变成了控制器整定参数(比例、积分和微分)和过程模型参数的匹配，优化上述三个PID常数，来实现期望的响应特性。
在现实世界中，影响系统的并不仅仅只是控制器输出信号。在环境中，经常会有一些因素会导致偏移，比如环境噪音。一般称之为扰动。尽管在控制过程工艺时，必须考虑扰动因素，但实际上，会有意识的引入临时扰动以启动控制器的整定。PID控制器整定的第一步包括：在回路中引入扰动，产生新的控制器输出(CO)。这称之为阶跃测试。引入控制回路的扰动必须足够大，过程参数能够产生明显的响应，而且必须能够将其从系统噪音中区分出来。不可测量的扰动能够损坏过程数据，所以能产生更大输出的阶跃会更好些。
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