數(shù)字pid控制算法-wenkub
2023-07-22 14:10:26 本頁面
【正文】 增長要比沒有限制時(shí)慢，偏差e將比正常情況下持續(xù)更長的時(shí)間保持在正值，故位置式算式中積分項(xiàng)有較大累積值。圖2 增量式PID控制算法子程序流程 對標(biāo)準(zhǔn)PID算法的改進(jìn)①“飽和”作用的抑制在實(shí)際過程中，控制變量因受執(zhí)行元件機(jī)械和物理性能的約束而限制在有限范圍內(nèi)，即其變化率也有一定的限制范圍，即如計(jì)算機(jī)給出的控制量在上述范圍內(nèi)，那么控制可以按預(yù)期的結(jié)果進(jìn)行。此外，在計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)，由于執(zhí)行裝置本身有寄存作用，故可仍然保持在原位 。圖1 位置式與增量式PID控制算法的簡化示意圖(a)位置式(b)增量式增量式PID算法與位置式相比，存在下列優(yōu)點(diǎn)：①位置式算法每次輸出與整個(gè)過去狀態(tài)有關(guān)，計(jì)算式中要用到過去偏差的累加值，容易產(chǎn)生較大的累計(jì)誤差。在采樣時(shí)刻t=iT（T為采樣周器），模擬PID調(diào)節(jié)規(guī)律可通過下數(shù)值公式近似計(jì)算上式的控制算法提供了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置Ui（如閥門開度），所以稱之為位置式PID控制算法。增量式PID算法相減就可以導(dǎo)出下面的公式上式稱為增量式PID控制算法。而增量式只需計(jì)算增量，當(dāng)存在計(jì)算誤差或精度不足時(shí)，對控制量計(jì)算的影響較小。 因此，在實(shí)際控制中，增量式算法要比位置式算法應(yīng)用更為廣泛。如超出上述范圍，則實(shí)際執(zhí)行的將不再是計(jì)算值，由此將得不到預(yù)期結(jié)果，這類效應(yīng)叫做“飽和”效應(yīng)。當(dāng)輸出超出給定值w*后，偏差雖然變?yōu)樨?fù)值，但由于積分項(xiàng)的累積值很大，還要經(jīng)過相當(dāng)一段時(shí)間t后控制變量才能脫離飽和區(qū)，這樣，就使系統(tǒng)輸出出現(xiàn)了明顯超調(diào)。圖5 采用遇限削弱積分的PID位置算法積分分離法減小積分飽和的關(guān)鍵在于不能使積分項(xiàng)累積過大。圖6 積分分離法克服積分飽和（0〈t〈τ時(shí)，積分不累積，t〉τ時(shí)計(jì)分累積）a—不采用積分分離法；b—采用積分分離法采用積分分離法的PID位置算法框圖如圖7所示。在進(jìn)入正常調(diào)節(jié)后，由于y已接近w，e的值不會太大。例如圍繞著采樣時(shí)刻ti = iT接采樣N次，可得到ei1，ei2，…，eiN。對于一般的隨即干擾可以采用不同的濾波方法，例如一階濾波方法來減小擾動對偏差的影響。對于無自平衡性的被控對象，則應(yīng)采用不包含積分環(huán)節(jié)的控制器，如P、PD。PID控制器參數(shù)整定是指在控制器的形式已經(jīng)確定的情況下，通過調(diào)整控制器參數(shù)，達(dá)到要求的控制目標(biāo)。工程整定法是基于實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)的方法，簡單易行，是工程實(shí)際經(jīng)常采用的方法。記下此時(shí)比例系數(shù)Kp為臨界比例系數(shù)Kr，得到臨界比例度為δr=1Kr。(4)根據(jù)控制度，按表1選取T、Kp、Ti和Td的值。一般情況下，擴(kuò)充響應(yīng)曲線法適用于多容自平衡系統(tǒng)，其整定步驟如下：(1)斷開數(shù)字控制器，讓系統(tǒng)處于手動操作狀態(tài)，并使之穩(wěn)定，然后突然改變給定值，給被控對象一個(gè)階躍輸入信號。表2擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定參數(shù)表控制度控制規(guī)律TKpTiTdPIPIDPIPIDPIPIDPIPID
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