【正文】 突變時， PID 控制的微分項輸出的控制量可能比較大，尤其是階躍信號時，微分項急劇增加，容易引起調(diào)節(jié)過程的振蕩，導致系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)下降?？狗e分飽和算法 。當被控量接近給定值時 ,引入積分控制 ,以便消除靜差 ,提高控制精度。 第三章 程序設計 在 VC 平臺上，使用 C++語言，描述重要的程序中變量以及程序中重要語句的說明。仿真結(jié)果表明 : 對于不同的要求不同的改進程序會有更好更穩(wěn)定的仿真結(jié)果相比較常規(guī) PID。 單神經(jīng)元自適應 PID控制 神經(jīng)網(wǎng)絡具有大規(guī)模并行處理、高度的容錯性和魯棒性、自組織學習和實時處理等特點，可構(gòu)造有效地用于非線性、時變系統(tǒng)的只能控制器。該算法是在原 PID算法的前面增加一個不靈敏區(qū)的非線性環(huán)節(jié)來實現(xiàn)的，即 死區(qū) B是一個可調(diào)參數(shù)，其大小一般應根據(jù)控制系統(tǒng)對被控量穩(wěn)態(tài)精度的要E(S) 1pDfKTsTs?piKTspK()Us圖 13 不完全微分 PID 結(jié)構(gòu) () 1 pDffK T sGs Ts? ?( ) | ( ) |() 0 | ( ) |e k e k Bpk e k B??? ? ??華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文） 7 求以及現(xiàn)場的實驗結(jié)果來確定。 不完全微分 PID 的結(jié)構(gòu)如圖所示，其中圖 13是將低通濾波器直接加在微分環(huán)節(jié)上。 從抗干擾的觀點出發(fā)，為了抑制微分作用容易引入干擾的不 足，除了可以像實際微分算法一樣在 PID 算法的輸出側(cè)對控制輸出進行慣性濾波外，同樣也可以華北電力大學本科畢業(yè)設計（論文） 6 通過對 PID 控制的輸入偏差 e 進行低通濾波處理，以抑制高頻的過程干擾對系統(tǒng)的不利影響，如采用數(shù)字濾波算法中均值濾波、去極值濾波、限幅限速濾波等，其中采用四點中值差分法處理輸入偏差 e 就是其中一種典型的方法。 從形式上看，盡管積分分離算法和抗積分飽和算法都是通過停止積分作用實現(xiàn)的，但他們判斷停止積分的條件完全不同。當然，在要求不高時，也可以不考慮偏差 e 的方向，只要達到控制量容許的上、下限值，就停止積分。具體的辦法是，當控制輸出達到系統(tǒng)的上、下 限限幅時，停止對某一方向的積分。此時，若控制器具有積分作用，輸入偏差的存在可能導致持續(xù)積分，積分項可能會進一步使 PID 計算的控制輸出超出系統(tǒng)的限幅值。 與普通 PID 算法相比，積分分離算法的優(yōu)點是可以減小系統(tǒng)的超調(diào)量，容易使系統(tǒng)穩(wěn)定，提高了控制系統(tǒng)的品質(zhì)。若 ? 值過大，達不到積分分離的目的，如圖 11中的曲線 a所示；若 ? 值過小，一旦被控量 y脫離了積分分離區(qū)，只進行 PD 控制，有可能無法消除殘差，如圖 12中的曲線 c 所示。特別是對于溫度、成分等大慣性、大滯后的系統(tǒng)，這一現(xiàn)象更為嚴重。 在此 我們主要研究 PID 常規(guī) 控制算法中的 缺陷與不足 ，設定 Ki=0， Kd=0，逐漸加大比例系數(shù) Kp，對于非遞推式 PID 算法得到的輸出結(jié)果沒有增大系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差， 在實際結(jié)果中 ，在 Kp 較小時系統(tǒng)的響應慢，但系統(tǒng)幾乎沒有靜差；隨著比例系數(shù) 的加大，系統(tǒng)出現(xiàn)了靜差，當 Kp=15 的時候已經(jīng)存在了較大的靜差了，這時的系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)了失控的現(xiàn)象。 采用了 MATLAB/Simulink 對常用的 PID 控制系統(tǒng)進行建模仿真 [2]。 根據(jù)增量式 PID 算法可以推導出位置式 PID 算法的遞推形式，其表達式為： （ 3） 其中 r(k)為系統(tǒng)的輸入， y(k)為控制對象的測量量。 常用 PID 遞推位置式算法及其不足 PID 算法在工業(yè)控制中應用的最為廣泛，其離散數(shù)學模型表示為 [1]： )]}1()([)()({)( 0 ????? ?? kekeKjeKkeKku DkjIp （ 1） 式中 k— 采樣序號， k=0,1,2? 。還有可以實現(xiàn) PID 控制功能的控制器，如 Rockwell 的 Logix 產(chǎn)品系列，它可以直接與 ControlNet 相連，利用網(wǎng)絡來實現(xiàn)其遠程控制功能。目前， PID控制及其控制器或智能 PID 控制器已經(jīng)很多， 已不再是簡單的機械控制，而已經(jīng)發(fā) 展到通過網(wǎng)絡或自身智能來控制被控對象。最重要的是， 如果 PID 控制環(huán)境復雜，或者在輸出幅值有限制的情況下，并不能很好的發(fā)揮控制作用。 其次， PID 參數(shù)較易整定。 它由于用途廣泛、使用靈活，已有系列化產(chǎn)品，使用中只需設定三個參數(shù)（ Kp， Ti和 Td）即可。 這個理論和應用自動控制的關鍵是，做出正確的測量和比較后，如何才能更好地糾正系統(tǒng) 。s quality ,but also establish the bound of the output in the controlled process, thus resulting in a stable change when the setting value change, after using deadsection PID control algorithm, to a certain extent ,it may suppress the control variable oscillation caused by backlash exit in Actuator . Using the objectoriented C++ language to write the plete operation part and the simulation contact surface in the VC++ platform in the base of understanding the PID improvement algorithm rule digitization, which have certain manmachine interaction contact surface. Simultaneously, take the example that the certain pure time delay typical hot working controlled plant, under the above simulation environment, confirms the effect of each kind of improvement algorithm and draws up the output simulation curve. KEY WORDS: PID， improve， program， simulate， C++ language 目錄 摘 要 ........................................................................................................................I ABSTRACT .................................................................................................................. II 第 1章 緒論 .................................................................................................................... 1 選題背景和意義 ............................................................................................... 1 ....................................................................................... 1 常用 PID遞推位置式算法及其不足 ........................................................... 2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 ................................................................................................. 3 積分分離算法 .......................................................................................... 3 抗積分飽和算法 ....................................................................................... 4 微分項的改進算法 ................................................................................... 5 不完全微分算法 ....................................................................................... 6 帶死區(qū)的數(shù)字 PID算法 ............................................................................ 6 PID控制 ......................................................................... 7 本文主要內(nèi)容 ..................................................................................................... 7 本論文的章節(jié)安排 .............................................................................................. 8 第 2章 PID改進控制算法設計 ......................................................................................... 8 ..................................................................................................... 8 ................................................................................................ 10 PID控制 ......................................................................................... 12 微分先行 PID控制 ............................................................................................ 13 PID算法 ..................................................................................... 13 第 3章 程序設計 ........................................................................................................... 15 研究現(xiàn)狀和開發(fā)工具的選擇 .............................................................................. 15 程序說明 .......................................................................................................... 15 PID算法程序說明 .................................................................................. 16 PID 算法主程序 ............................................................ 16 PID 計算算法過程程序 pid ........................................... 17 頭文件 .............................................................................. 20 頭文件 ..........................................................