PID控制器主要由三部分組成：比例環(huán)節(jié)，積分環(huán)節(jié)和微分環(huán)節(jié)。其中比例環(huán)節(jié)反映控制系統(tǒng)的偏差信號e(t)，偏差一量產生，控制器立即產生控制作用，以減少偏差；積分環(huán)節(jié)主要用于消除靜態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的無差度；微分環(huán)節(jié)反映偏差信號的變化趨勢，并能在偏差信號變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減少調節(jié)時間。

PID控制器是一種線性控制器，根據給定值r(t)與實際輸出值y(t)構成控制偏差：

e(t)=r(t)-y(t) (1)

PID的控制規(guī)律為：

式中kp為比例系數；TI為積分時間常數；TD為微分時間常數。

將式(2)寫成傳遞函數的形式：

設定忌kP=60，TI=60，TD=0.05，由式(3)可對PID控制器建模如下：

SystemVisiON是Mentor Graphics公司開發(fā)的支持VHDL-AMS的Windows集成開發(fā)環(huán)境。在SystemVision環(huán)境下，由文中的VHDL-AMS程序建立PID控制器模型，并以二階線性傳遞函數為被控對象，建立圖2所示的仿真分析系統(tǒng)。