不论数字还是模拟控制器都存在着多种控制模式，如手动（MAN）、自动（AUTO）等。在实际运行过程中，经常要在各控制模式间进行切换。例如，在系统投运初期，距离标准运行工况较远时，被控变量往往波动较大，系统非线性也比较严重，因此一般都采用手动控制方式；待到系统运行平稳后，才可切换到自动控制模式，这样既可以保证系统安全运行，同时还有助于提高系统的工作效率。此外，在PID自动控制模式下，如果系统发生异常，也经常需要人工手动干预。总之，无论属于上述哪种情况，在切换控制模式时，都有一共同要求，即模式切换操作不会对调节过程带来大的冲击。

实现PID自动控制模式（A）与手动控制模式（M）之间无扰动切换（简称A/M切换）的关键是在切换前后，控制器输出值不会发生大的跳变。由自动切换到手动时，可通过编程使得自动控制过程中，手动设定值跟踪自动控制输出的变化，就可以使切换后控制器输出维持不变，实现无扰动切换。问题主要出现在从手动切向自动，因为在手动控制模式下，PID控制器事实上处于开环状态；此时，PID控制器的状态（如积分器状态、微分状态等）数值在切换前应该是明确和适当的，否则由手动控制模式切换到自动控制模式时，控制器的输出值将是无法预测的，会给系统带来意想不到的冲击，因此，有必要引入无扰动切换算法。

为了实现无扰动切换，在切换之前，即手动控制模式下，PID控制器的输出可以通过状态更新来跟踪手动输出，即满足

式中：u PID（t-）为在手动控制模式下（切换前）PID控制器的计算输出；u MAN（t-）为切换前PID控制器的实际输出。

在切换到自动控制模式之后，控制器的实际输出为

式中：t＋为切换后的PID控制运算。

要实现无扰动切换，必须满足

为此，在手动控制模式下，可以令积分项按照下式来进行状态更新，即(www.daowen.com)

式中：u p（t-）、u d（t-）是在手动控制模式下，比例、微分项的实时计算数值。

换句话说，在PID手动控制模式下，仍然要根据现时误差作比例、微分运算。同时，按式（6-42）提前进行积分状态的更新，为可能发生的手动到自动的切换做准备。这样，一旦切换到自动状态，则按照式（6-40）和式（6-42）可得到切换到自动状态下的PID控制器的输出为

这样就实现了手动到自动的无扰动切换。需要指出，式（6-43）等号右边切换前后比例、微分部分的数值之差实际上反映了PID控制器的正常周期间的调节量。

图6-18给出了控制器A/M切换算法的方框图。图中，在手动控制模式下，PID控制器要跟踪手动控制器的输出，其原始积分项输入可为0；类似地，在自动控制模式下，手动控制器也要跟踪自动控制器的输出。这样，两种控制模式之间无论何时切换，都不会给系统带来冲击，可实现无扰切换。

图6-18　数字PID控制器A/M算法的方框图

图6-18对应的控制程序流程如图6-19所示，图中的k和k＋1代表控制方式切换前后的t-和t＋。

图6-19　手自动切换程序流程