數(shù)字pid控制算法(文件)
【正文】 （三）歸一參數(shù)整定法數(shù)字PID控制器的歸一參數(shù)整定法是在擴充臨界比例度法的基礎(chǔ)上，進行簡化而來的。（四）試湊法試湊法是通過模擬或?qū)嶋H的閉環(huán)運行情況，觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，根據(jù)PID控制器各組成環(huán)節(jié)對系統(tǒng)性能的影響，從一組初始PID參數(shù)開始，反復(fù)試湊，不斷修改參數(shù)，直至獲得滿意的控制效果為止，是目前實際工程應(yīng)用最為廣泛的一種PID控制器參數(shù)整定方法。（3）增大微分時間常數(shù)Td有利于加快系統(tǒng)響應(yīng)，減小超調(diào)，增加穩(wěn)定性，但它使系統(tǒng)抗干擾的能力下降，對擾動有較敏感的響應(yīng)?？梢苑磸?fù)測試多組的Kp和Ti值，從中確定最合適的參數(shù)。②積分環(huán)節(jié)的作用：只要系統(tǒng)存在偏差，積分環(huán)節(jié)就會產(chǎn)生控制作用減小偏差，直到最終消除偏差，但積分作用太強會使系統(tǒng)超調(diào)加大，甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩。在采樣周期遠小于信號變化周期時，可作如下近似： 兩種算法表達式及相互比較（見第一大部分） 對標準PID算法的改進——“飽和”作用的抑制（見第一大部分） 采樣周期的選擇依據(jù)(1) 根據(jù)香農(nóng)定理（采樣定理）確定采樣周期的上限（采樣頻率的下限）1T=f采樣頻率≥2f被采樣信號maxT≤12f被采樣信號maxω被采樣信號max=2πf被采樣信號maxT≤πω被采樣信號max(2) 執(zhí)行元件要求，輸出控制信號應(yīng)保持一定的時間寬度。對隨動系統(tǒng)而言，采樣周期短些，則給定值的改變可以通過采樣得到反映，而不致在隨動控制過程中產(chǎn)生大的時延。(5) 從計算機的精度看，過短的采樣周期是不合適的。根據(jù)執(zhí)行元件及控制對象的特性不同，有位置式和增量式兩種基本形式。由于控制的準連續(xù)性，對數(shù)字PID控制器參數(shù)的整定，可借鑒連續(xù)系統(tǒng)整定PID調(diào)節(jié)參數(shù)的許多經(jīng)驗。即使完全試湊，整定過程也很簡單。由于計算機為軟件設(shè)計提供了廣闊的天地，數(shù)字PID控制除了實現(xiàn)PID基本算法外，還可根據(jù)模擬PID調(diào)節(jié)中出現(xiàn)的問題，用程序的手段進行修正。而且在用積分調(diào)節(jié)消除靜差時，采樣周期太小，就會使積分部分的增益T/Ti過小，增量PID算式中的TTiei就有可能受到精度的限制，而始終為零，積分部分就不能繼續(xù)起消除殘差的作用，這部分殘差就無法消除，因此T的選擇必須大到使由計算機精度造成的“積分殘差”減小到可以容忍的程度。所以在根據(jù)采樣定理確定采樣周期的上限時，應(yīng)將干擾的頻率包括在內(nèi)。否則，上一采樣周期的輸出控制值還未實現(xiàn)，馬上又轉(zhuǎn)換為下一采樣周期的輸出控制值，執(zhí)行元件就無法按預(yù)期的調(diào)節(jié)規(guī)律動作，從而也達不到予期的調(diào)節(jié)效果。但Td過大，會使系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定。首先將微分時間常數(shù)Td設(shè)為零，然后逐步增大Td，同時相應(yīng)的改變Kp和Ti，逐步湊試多組PID參數(shù)，從中找出一組最佳調(diào)節(jié)參數(shù)。第二步，如果在比例控制的情況下，系統(tǒng)的靜差不滿足設(shè)計要求，則加入積分控制。但是如果比例系數(shù)過大，會使系統(tǒng)有較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，穩(wěn)定性下降。將其代入標準數(shù)字PID控制算法的增量式中，可得這樣，四個參數(shù)整定簡化為一個參數(shù)Kp的整定。圖9 擴充響應(yīng)曲線法(3) 在曲線最大斜率處作切線，求出等效的滯后時間τ和等效的
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