【正文】 按照計算機控制系統(tǒng)模擬化設計方法，要用計算機實現(xiàn)連續(xù)系統(tǒng)中的模擬PID控制規(guī)律，就要對其進行離散化處理，變成數(shù)字PID控制器。在本章中，我們著重介紹了抑制飽和和抑制干擾的算法。圖11采樣周期的經驗選擇(a)單容過程T≤(b)振蕩過程T≤(c)滯后過程T≤五、 本章小結在這一章里，我們介紹了在計算機控制中算法比較簡單、現(xiàn)金應用最廣的數(shù)字PID算法。四、 重點內容探究 為什么要用PID調節(jié)器？(1) PID調節(jié)器結構簡單，易于工程技術人員理解和掌握(2) 參數(shù)易于調整，在長期應用中工程技術人員積累了豐富的經驗(3) 對大多數(shù)被控對象有較好的控制效果(4) 不需要被控制對象的精確的數(shù)學模型 數(shù)字PID控制算法的比例、積分、微分的作用特點和不足①比例環(huán)節(jié)的作用：能迅速反映偏差，從而減小偏差，但不能消除靜差， Kp的加大，會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。(4)按照表2，由τ、Tp、Tp/τ值的求出數(shù)字控制器的T、Kp、Ti和Td。理論計算法要求必須知道各個環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，計算比較復雜，實際系統(tǒng)很難滿足要求，工程上一般不采用此方法。根據(jù)具體情況，經常采用以下幾種抑制干擾方法：對于作用時間較為短暫的快速干擾例如采樣器、A/D轉換器的偶然出錯等，我們可以簡單地采用連續(xù)多次采樣求平均值的辦法予以濾除。此時系統(tǒng)輸出 y雖不斷上升，但由于控制量受到限制，其增長要比沒有限制時慢，偏差e將比正常情況下持續(xù)更長的時間保持在正值，故位置式算式中積分項有較大累積值。在采樣時刻t=iT（T為采樣周器），模擬PID調節(jié)規(guī)律可通過下數(shù)值公式近似計算上式的控制算法提供了執(zhí)行機構的位置Ui（如閥門開度），所以稱之為位置式PID控制算法。如超出上述范圍，則實際執(zhí)行的將不再是計算值，由此將得不到預期結果，這類效應叫做“飽和”效應。在進入正常調節(jié)后，由于y已接近w，e的值不會太大。PID控制器參數(shù)整定是指在控制器的形式已經確定的情況下，通過調整控制器參數(shù)，達到要求的控制目標。一般情況下，擴充響應曲線法適用于多容自平衡系統(tǒng)，其整定步驟如下：(1)斷開數(shù)字控制器，讓系統(tǒng)處于手動操作狀態(tài)，并使之穩(wěn)定，然后突然改變給定值，給被控對象一個階躍輸入信號。可以反復測試多組的Kp和Ti值，從中確定最合適的參數(shù)。(5) 從計算機的精度看，過短的采樣周期是不合適的。即使完全試湊，整定過程也很簡單。否則，上一采樣周期的輸出控制值還未實現(xiàn)，馬上又轉換為下一采樣周期的輸出控制值，執(zhí)行元件就無法按預期的調節(jié)規(guī)律動作，從而也達不到予期的調節(jié)效果。但是如果比例系數(shù)過大，會使系統(tǒng)有較大的超調，并產生振蕩，穩(wěn)定性下降。如圖8所示。 PID調節(jié)器的參數(shù)選擇PID控制器的設計一般分為兩個步驟：首先是確定PID控制器的結構，在保證閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，盡量消除穩(wěn)態(tài)誤差。而積分分離法正好與其相反，它在開始時不進行積分，直至偏差達到一定閾值后才進行積分累積。如果采用增量算法，則由于算式中不出現(xiàn)u0項，易于實現(xiàn)手動到自動的無沖擊切換。②控制從手動切換到自動時，必須首先將計算機的輸出值設置為原始閥門開度u0，才能保證無沖擊切換。上面的修正方法是