數(shù)字pid控制算法ppt課件(完整版)
【正文】 (39) 由于式（ 39）得出的是數(shù)字 PID控制器輸出控制量的增量值，因此，稱之為增量式數(shù)字 PID控制算法。 與位置式數(shù)字 PID控制算法相比，增量式數(shù)字 PID控制算法有如下優(yōu)點(diǎn)： 第二節(jié) 改進(jìn)的數(shù)字 PID控制算法 鑒于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的靈活性，除了按位置式和增量式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字 PID控制計(jì)算外，也可根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際要求，對 PID控制算法進(jìn)行改進(jìn)，以提高系統(tǒng)的控制品質(zhì)。因此，可以采用積分分離的方法來克服它。 為此，在標(biāo)準(zhǔn) PID控制算法中加入一個(gè)低通濾波器，加在整個(gè) PID控制器之后，形成不完全微分 PID控制算法，改善系統(tǒng)的性能，結(jié)構(gòu)如圖 311所示。這樣，不易引起振蕩，改善了控制效果。 帶死區(qū) PID控制器的輸出為 (333) 四、消除積分不靈敏區(qū)的 PID控制算法 在數(shù)字 PID控制算法增量式中的積分項(xiàng)輸出為 (334) 當(dāng)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算字長較短時(shí)，如果采樣周期 比較小，而積分時(shí)間 又比較長，則會(huì)使 的值小于計(jì)算機(jī)字長精度，此時(shí) 就會(huì)被看成 “零 ”而丟掉，積分控制作用就會(huì)消失，把這種情況稱為積分不靈敏區(qū)，將影響積分消除靜差的作用。模擬 PID控制器的參數(shù)整定是按照控制性能指標(biāo)要求，決定調(diào)節(jié)器的參數(shù) 、 、 ；而數(shù)字 PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定，除了需要確定 、 、 外，還需要確定系統(tǒng)的采樣周期 。 從第一個(gè)振蕩頂點(diǎn)到第二個(gè)振蕩頂點(diǎn)時(shí)間為振蕩周期 ，如圖 314所示。圖 315 擴(kuò)充響應(yīng)曲線法（ 4）按照表 32，由 、 、 值的求出數(shù)字控制器的 、 、 和 。 （ 2）增大積分時(shí)間常數(shù) 有利于減小超調(diào)，減小振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但加大消除靜差的時(shí)間，使調(diào)節(jié)時(shí)間變長。 參考以上總結(jié)的 PID控制器參數(shù)對控制過程的影響趨勢，按照 “先比例，后積分，再微分 ”的順序整定 PID控制器的參數(shù)，具體步驟如下： 第一步，只采用比例控制， 由小調(diào)到大，觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，若響應(yīng)時(shí)間、超調(diào)量、靜差已達(dá)到要求，那么只采用比例控制器即可。根據(jù)齊格勒 — 尼柯爾斯經(jīng)驗(yàn)公式，令 ， ， ， 為純比例控制作用下的臨界振蕩周期。（ 4）根據(jù)控制度，按表 31選取 、 、 和 的值。理論計(jì)算法要求必須知道各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，計(jì)算比較復(fù)雜，實(shí)際系統(tǒng)很難滿足要求，工程上一般不采用此方法。通常，對于具有自平衡性的被控對象，應(yīng)采用含有積分環(huán)節(jié)的控制器，如 PI、 PID。通常，我們希望在滿足系統(tǒng)控制要求的前提下，控制器的輸出越平穩(wěn)越好。 同理，也可以得到不完全微分 PID的增量算式 (324) 式中， 為標(biāo)準(zhǔn) PID增量算式的輸出。 可見，當(dāng) 時(shí)，即偏差值 比較小時(shí)，采用 PID控制，可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為零，從而保證系統(tǒng)的控制精度。 (315) 式中， 為控制器允許輸出變化率的最大值。 為了便于計(jì)算機(jī)編程，簡化計(jì)算，提高計(jì)算速度，將式（ 39）整理為： (310) 式中， 在編寫程序時(shí)，可以根據(jù)事先確定的比例系數(shù)、積分系數(shù)和微分系數(shù)，計(jì)算出 、 ，存入內(nèi)存單元。在采樣周期遠(yuǎn)小于信號變化周期時(shí)，可作如下近似：(36)式中， 為采樣周 期； 為采樣序號， 。為了加快控制過程，可以通過檢測誤差的變化率來預(yù)報(bào)誤差，根據(jù)誤差變化趨勢，產(chǎn)生強(qiáng)烈的調(diào)節(jié)作用，使偏差盡快地消除在萌芽狀態(tài)。第三章 數(shù)字 PID控制算法? 第一節(jié) 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字 PID控制算法? 第二節(jié) 改進(jìn)的數(shù)字 PID控制算法? 第三節(jié) 數(shù)字
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