对于一般的PID控制系统来说，当设定值发生较大的突变时，很容易产生超调而使系统不稳定。为了解决这种阶跃变化造成的不利影响，人们发明了步进式PID控制算法。
1、步进式PID的基本思想
所谓步进式PID算法，实际就是在设定值发生阶跃变化时，不直接对阶跃信号进行响应，而是在一定的时间内逐步改变设定值，直至使设定值达到目标值。这种逐步改变设定值的办法使得对象运行平稳。适用于高精度伺服系统的位置跟踪。
佷显然，这一方法并未改变PID控制器本身，而是对设定值做了前期处理。所以其结构框图与控制方程与其他的PID控制算法是一致的。
为了对设定值做必要处理，以使其不知快速变化，有多种方法。比较常用的是建立线性变化函数的办法。我们可以规定设定值从0-100%的变化时间为T，则可以确定设定值变化的斜率绝对值，或者说是步长。知道补偿后，我们就可以根据不常来不断修改设定值，直到目标值。可用公式描述为：
其中SPt为设定值目标值，SPs为设定值的起始值，sl为步长，k为步长的变化系数：
而控制器本身的位置型和增量型表达式都保持不变。
2、算法实现
步进式PID的实质是将设定值的突变修改为平缓的变化，这一处理方式在控制中有大量应用。处理设定值变化过程的流程如下所示：
根据这一流程我们可变写处理函数如下：
1 /*步进式PID控制设定值步进处理函数*/ 2 float StepInProcessing(CLASSICPID vPID,float sp) 3 { 4 float stepIn=(vPID->maximum-vPID->minimum))*0.1; 5 float kFactor=0.0; 6 7 if(fabs(vPID->setpoint-sp)<=stepIn) 8 { 9 vPID->setpoint=sp; 10 } 11 else 12 { 13 if(vPID->setpoint-sp>0) 14 { 15 kFactor=-1.0; 16 } 17 else if(vPID->setpoint-sp<0) 18 { 19 kFactor=1.0; 20 } 21 else 22 { 23 kFactor=0.0; 24 } 25 vPID->setpoint=vPID->setpoint+k*stepIn; 26 } 27 28 return vPID->setpoint; 29 30 }
有了这一处理函数后，在调用PID控制器前，先对设定值进行判断，然后将该函数的结果作为设定值给PID控制器。至于PID控制器才用前面讲述的哪种形式，根据具体应用需求和使用方便去年而定。
3、总结
所谓步进式实质是对设定值进行平缓变化处理，防止因为设定值的跳变而引起系统的波动。这一办法虽然能够减少阶跃跳变的干扰，但也会让系统的响应速度变慢，当然这要根据需要来处理，因为步长的选择决定了作用大小，补偿越小约平缓，相应的响应速度也越慢。
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