數(shù)字pid控制算法(更新版)
【正文】 中，可得這樣，四個(gè)參數(shù)整定簡(jiǎn)化為一個(gè)參數(shù)Kp的整定。表1擴(kuò)充臨界比例度法整定參數(shù)表控制度控制規(guī)律TKpTiTdPIPIDPIPIDPIPIDPIPID（二）擴(kuò)充響應(yīng)曲線法在模擬控制系統(tǒng)中可用響應(yīng)曲線代替臨界比例度法，同樣在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中也可以用擴(kuò)充響應(yīng)曲線法代替擴(kuò)充臨界比例法。應(yīng)用擴(kuò)充臨界比例度法時(shí)，首先要確定控制度控制度用擴(kuò)充臨界比例度法整定PID參數(shù)的步驟為：(1)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期，例如被控過(guò)程有純滯后時(shí)，采樣周期取滯后時(shí)間的1/10以下，控制器作純比例控制。此外，還可以根據(jù)被控對(duì)象的特性和控制性能指標(biāo)的要求，采用一些改進(jìn)的PID算法。因此，應(yīng)由計(jì)算機(jī)剔除其中的最大、最小值，即對(duì)剩余的N2次采樣值求平均值。只有在門范圍內(nèi)，積分部分才起作用，以消除系統(tǒng)靜差。圖3 PID位置算法的計(jì)分飽和現(xiàn)象 圖4 遇限削弱積分法克服積分飽和 a—理想情況的控制 b—有限制時(shí)產(chǎn)生積分飽和克服積分飽和的幾種常見方法遇限削弱積分法這一修正算法的基本思想是：一但控制變量進(jìn)入飽和區(qū)，將只執(zhí)行削弱積分項(xiàng)的運(yùn)算而停止進(jìn)行增大積分項(xiàng)的運(yùn)算。在初始化時(shí)，應(yīng)在內(nèi)存固定單元置入調(diào)節(jié)參數(shù)d0,d1,d2和設(shè)定值w，并設(shè)置誤差初值ei=ei1=ei2=0。其中圖1給出了位置式與增量式PID算法的結(jié)構(gòu)比較。也可以將其進(jìn)行進(jìn)一步改寫。圖2給出了增量式PID控制算法子程序的流程。顯然，在PID位置算法中“飽和作用”主要是由積分項(xiàng)引起的，故稱為“積分飽和”。系統(tǒng)輸出在門限外時(shí)，該算法相當(dāng)于一個(gè)PD調(diào)節(jié)器。而快速干擾往往比較強(qiáng)烈，只要有一個(gè)采樣 數(shù)據(jù)受到快速隨機(jī)干擾，即使對(duì)它們求平均值，干擾的影響也將明顯地反映出來(lái)。對(duì)具有滯后性質(zhì)的被控對(duì)象，應(yīng)加入微分環(huán)節(jié)。（一）擴(kuò)充臨界比例度法擴(kuò)充臨界比例度法是以模擬PID控制器中使用的臨界比例度為基礎(chǔ)的一種數(shù)字PID控制器參數(shù)整定方法，它適用于具有自平衡性的被控對(duì)象，不需要被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。(5)按照求得的整定參數(shù)，投入系統(tǒng)運(yùn)行，觀察控制效果，再適當(dāng)調(diào)整參數(shù)，直到獲得滿意的控制效果為止。根據(jù)齊格勒—尼柯爾斯經(jīng)驗(yàn)公式，令T=，Ti=，Td=，Tr為純比例控制作用下的臨界振蕩周期。參考以上總結(jié)的PID控制器參數(shù)對(duì)控制過(guò)程的影響趨勢(shì)，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，Kp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。③微分環(huán)節(jié)的作用：有助于系統(tǒng)減小超調(diào)，克服振蕩，加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間，從而改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。對(duì)抗干擾而言，干擾的頻率越高，則采樣周期應(yīng)越短，從而及時(shí)克服干擾對(duì)系統(tǒng)的影響，使之迅速得到校正，產(chǎn)生較小的偏差。只要采樣周期足夠小，這種準(zhǔn)連續(xù)控制的效果可以非常接近于連續(xù)的PID調(diào)節(jié)
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