【正文】 /*PID 運(yùn)算 */ u=u+du。 du=C1*du+C2*e[0]+C3*e[1]+C4*e[2]。 /*PID 運(yùn)算 */ u=u+du。 /*比例增益 55*/ T =。:exit(1)。 ///////////////////////// 帶 死 區(qū) 的 數(shù) 字 PID 算法////////////////////////////// case39。i++) { a[i]=(,rin,um,us)。i++) { a[i]=(,rin,b)。 rin=sensor()。2021 年華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 附 錄 附錄 1 PID 算法 C++編程 : include include include include int main() { PID p。 抗積分飽和算法仿真結(jié)果圖 37， ， 39 圖 36 采用普通 PID 階躍響應(yīng) 圖 37 抗積分飽和算法 PID 階躍響應(yīng) 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 帶死區(qū)的 積分分離 數(shù)字 PID仿真曲線圖 310： 圖 38 抗積分飽和算法的 PID U 輸出 圖 39 沒有抗積分飽和算法的普通 PID 階躍響應(yīng) 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 仿真結(jié)果分析 從以上仿真結(jié)果分析，在不同工業(yè)實(shí)際情況下，選擇不同的 PID 改進(jìn)算法會(huì)取得較好的控制結(jié)果，以及較為穩(wěn)定的控制過程。 } fclose(f)。 頭文件 其中包括輸入和輸出程序，該程序中，輸入設(shè)為了單位階躍。初始化數(shù)組e[3]均為 0，然后在數(shù)組 e[3]中更新數(shù)據(jù)， e[0]等于輸入減去反饋回來的輸出。 } void PID::caculate() { C1 =(Tf/(T+Tf))。 ()rtB B PID ()ekT()pk()ukT 0()Hs ()Gs()yt? ?圖 26 帶死區(qū)的計(jì)算機(jī) PID 控制系統(tǒng) 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 PID 算法程序說明 完整代碼共包括 4 個(gè)模塊，如圖 31： PID 算法 主 程序 主程序 為人機(jī)界面的編寫，和算法選擇的過程。 下圖 22 為抗積分飽和算法在 PID 改進(jìn)過程中的程序框圖。 然后以四種方法為基礎(chǔ)，在 VC 平臺(tái)上使用 C 語言編寫改進(jìn)程序，其中選用具有滯后特性的熱工被控對(duì)象并仿真最終結(jié)果。 微分項(xiàng)的改進(jìn)算法 數(shù)字 PID控制算法對(duì)微分項(xiàng)的改進(jìn)，其中最重要就是前面介紹過的實(shí)際微分PID 算法，該算法不僅可以抑制干擾，還可以克服理想微分算法對(duì)系統(tǒng)有大幅度沖擊的缺點(diǎn)。這時(shí)的執(zhí)行器將保持在極限位置而與過程變量無關(guān)，相當(dāng)于控制系統(tǒng)處于開環(huán)狀態(tài)。具體的仿真模型如圖 11所示。 可編程控制器 (PLC) 是利用其閉環(huán)控制模塊來實(shí)現(xiàn) PID控制，而可編程控制器 (PLC)可以直接與 ControlNet 相連，如 Rockwell 的 PLC5等。數(shù)字 PID 控制算 法是將模擬 PID 離散化得到，各參數(shù)有著明顯的物理意義，調(diào)整方便，所以 PID控制器很受工程技術(shù)人員的喜愛。I 摘 要 用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) PID 控制，不只是簡(jiǎn)單的把 PID 控制規(guī)律數(shù)字化，而是進(jìn)一步與計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大運(yùn)算能力，儲(chǔ)存能力和邏輯判斷能力結(jié)合起來，克服在實(shí)際應(yīng)用中的一些 PID 控制缺陷。 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(shè)定三個(gè)參數(shù)（ Kp， Ti和 Td）即可。還有可以實(shí)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(luò)來實(shí)現(xiàn)其遠(yuǎn)程控制功能。 在此 我們主要研究 PID 常規(guī) 控制算法中的 缺陷與不足 ，設(shè)定 Ki=0， Kd=0，逐漸加大比例系數(shù) Kp，對(duì)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(shí)際結(jié)果中 ，在 Kp 較小時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)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(dāng) Kp=15 的時(shí)候已經(jīng)存在了較大的靜差了，這時(shí)的系統(tǒng)已經(jīng)出現(xiàn)了失控的現(xiàn)象。此時(shí)，若控制器具有積分作用，輸入偏差的存在可能導(dǎo)致持續(xù)積分，積分項(xiàng)可能會(huì)進(jìn)一步使 PID 計(jì)算的控制輸出超出系統(tǒng)的限幅值。 從抗干擾的觀點(diǎn)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(shí)際微分算法一樣在 PID 算法的輸出側(cè)對(duì)控制輸出進(jìn)行慣性濾波外，同樣也可以華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 通過對(duì) PID 控制的輸入偏差 e 進(jìn)行低通濾波處理，以抑制高頻的過程干擾對(duì)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(diǎn)中值差分法處理輸入偏差 e 就是其中一種典型的方法。仿真結(jié)果表明 : 對(duì)于不同的要求不同的改進(jìn)程序會(huì)有更好更穩(wěn)定的仿真結(jié)果相比較常規(guī) PID。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 不完全微分 PID 控制 Y PID 控制算法 開始 采樣輸入 r（ k） 輸出 y（ k） 計(jì) 算 誤 差 e(k)=r(k)y(k)PD控制算法 計(jì)算控制量 u（ k） 輸出控制 N 圖 22 抗積分飽和算法程序控制流程圖 數(shù)據(jù)更新 m in m a x( ) ( ) a n d ( ) 0u k U u k Uek???（ || ）華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 當(dāng)信號(hào)突變時(shí)， PID 控制的微分項(xiàng)輸出的控制量可能比較大，尤其是階躍信號(hào)時(shí)，微分項(xiàng)急劇增加，容易引起調(diào)節(jié)過程的振蕩，導(dǎo)致系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)下降。 主要變量有： float a[100],y[100],rin,x=0,z=0,b,um,us,death。 /*增量型 PID運(yùn)算系數(shù)有C1,C2,C3,C4*/ C2 =(Kp*T*(1+T/Ti+Td/T)/(T+Tf))。 1 2 3 4( ) ( 1 ) ( ) ( 1 ) ( 2 )u k C u k C e k C e k C e k? ? ? ? ? ? ? ? ?； ( ) ( 1) ( )u k u k u k? ? ? ?； 然后將 ()uk 返回至 中的數(shù)組 y[i]，并儲(chǔ)存。 仿真繪圖程序說明 為了更方便的編寫程序，單獨(dú)編寫了仿真輸出曲線的繪圖程序。 hdc = BeginPaint (hwnd, amp。該策略對(duì)于有滯后的控制系統(tǒng)同樣具有良好的控制性能，以 及穩(wěn)定調(diào)節(jié)過程的作用。 float a[100],y[100],rin,x=0,z=0,b,um,us,death。 for(i=0。 y[i+1]=()*y[i]+()*a[i]。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 y[i+1]=()*y[i]+()*a[i]。539。 } FILE *f。 /*采樣周期 */ Ti =。 return u。 //PID 運(yùn)算 // u=u+du。 return u。 du=C1*du+C2*e[0]+C3*e[1]+C4*e[2]。 e[0]=SpNew。 du=C1*du+C2*e[0]+C3*e[1]+C4*e[2]。 } PID::~PID() { } void PID::initial() { Kp =55。639。}。i100。i100。:{ y[0]=0。 華北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 參 考 文 獻(xiàn) [1] 張宇河，金 鈺．計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) [M].北京： 北京理工大學(xué)出版社， 1996 [2] 薛定宇，陳陽泉．基于 MATLABSimulink 的系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用 [M]． 北京： 清華大學(xué)出版社， 2021 [3]金以慧 . 過程控制 [M].北京： 清華大學(xué)出版社 ,1993 :196202 [4]潘新民，王燕芳 .微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) [M].北京： 電子工業(yè)出版社 ,2021 :281282 [5]董秀成 . 控制算法的計(jì)算機(jī)仿真及比較研究 [J]. 天津： 電訊技術(shù) 2021(5):5257 [6]蘇金明，張蓮花，劉波 . 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