【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 數(shù)字 PID 程序流程圖 對(duì)于增量式 PID 記其控制算式為 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1 1 2 1 2p I Du k u k u k K e k e k K e k K e k e k e k? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? (22) 其程序流程圖為圖 11所示： 圖 11 增量式 PID流程圖 對(duì)于位置式 PID 每次輸出均與過(guò)去的狀態(tài)有關(guān)，要進(jìn)行 e(k)累加計(jì)算如果直接按照公式(17)計(jì)算要用到較多的存儲(chǔ)單元。為便于程序設(shè)計(jì)，位置 PID 計(jì)算值采用在增量的基礎(chǔ)上進(jìn)行： (23) 程序流程只需在增量型 PID 算法的基礎(chǔ)上增加一次運(yùn)算 和更新 ? ?1un? 即可，程序流程如圖 12 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2 1 2p ids s sK KKv t e t e k e k e k e kT T T? ? ? ? ? ? ? ?????? ? ? ? ? ?12A e k B e k Ce k? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1 1 1 2u k u k u k u k A e k B e k C e k? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?1u n u n u n? ? ? 13 第 1頁(yè) 圖 12 位置式 PID流程圖 三種數(shù)字式 PID 的比較 從執(zhí)行器形式看： 1) 位置三的算法的輸出除非用數(shù)字式控制閥，否則不能直接連接，需要通過(guò)接口電路； 2) 增量算法的輸出可通過(guò)步進(jìn)電機(jī)等具有 零階保持器特性的積累機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)化為模擬量； 3) 速度算法的輸出需采用積分式執(zhí)行機(jī)構(gòu)； 從應(yīng)用的利弊看： 1)采用增量算法和速度算法時(shí)，手動(dòng) /自動(dòng)切換相當(dāng)方便，它們可從手動(dòng)時(shí)的 u(k1)出發(fā)，直接計(jì)算出在投入自動(dòng)運(yùn)行時(shí)應(yīng)采取的增量或變化速度；同時(shí)，它們不會(huì)引起積分飽和現(xiàn)象，因?yàn)樗蟪龅臑樵隽炕蛩偎伲词蛊铋L(zhǎng)期存在，一次輸出 u(k)值是限幅的不會(huì)超越規(guī)定的上限或下限，執(zhí)行器也達(dá)不到極限位置；一旦 e(k)換向，輸出立即退出上下限。 2)對(duì)于位置算法，需增加一些必要措施來(lái)解決手動(dòng) /自動(dòng)切換和積分飽和等問(wèn)題。在三種用法 中，增量式 PID 控制算法應(yīng)用最廣泛。 數(shù)字式 PID 控制算法的特點(diǎn) 與模擬 PID 控制算法相比較數(shù)字控制算法具有下列特點(diǎn)： 1) P、 I， D三種控制作用是獨(dú)立的，沒(méi)有控制器參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)。 2) 由于不受硬件電路的制約，數(shù)字式控制器的參數(shù)可在更大范圍內(nèi)設(shè)置。 3) 數(shù)字控制器采用采樣控制，引入采樣周期，即引入一個(gè)純時(shí)滯為 Ts/2 滯后環(huán)節(jié)，使 14 第 1頁(yè) 控制系統(tǒng)品質(zhì)變差。 4) 由于數(shù)字控制系統(tǒng)引入滯后 Ts/2，因此，數(shù)字控制器的控制效果不如模擬控制器，用控制度表示模擬控制器與數(shù)字控制品質(zhì)的差異程度?？刂贫榷x為： ? ?? ?2020m i nm i nm i nm i nD D C D D CA N AA N Ae dtISEISEe dt??????????????????控 制 度 (24) 式中 DDC直接數(shù)字控制； ANA模擬連續(xù)控制； min(ISE)最小平方誤差積分指標(biāo)。 控制度越大，表示數(shù)字控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)越差。系統(tǒng)的控制度與采樣周期 Ts 有關(guān)，此外，控制度還與被控對(duì)象的時(shí)間常數(shù)、時(shí)滯有關(guān)。 5）采樣周期大小的選擇影響 數(shù)字控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。 在數(shù)字式 PID 控制算法的使用過(guò)程中，必須考慮采樣周期 Ts 對(duì)系統(tǒng)的影響。香農(nóng)采樣定理從理論上給出了采樣周期的上限，從控制性能考慮，采用周期應(yīng)盡可能短這樣不僅控制效果好，而且可采用模擬 PID 控制參數(shù)的整定方法。但采樣周期越短，對(duì)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度和存儲(chǔ)容量要求越高。從執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性要求來(lái)看，由于過(guò)程控制系統(tǒng)常采用啟動(dòng)或電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，其響應(yīng)速度較低，如果采樣周期過(guò)短，執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)不及響應(yīng)，則無(wú)法達(dá)到控制目的，所以采樣周期也不能過(guò)短。 另外，采樣周期的選擇還應(yīng)考慮被控對(duì)象的特性，即時(shí)間常數(shù) T和純 滯后時(shí)間 t 當(dāng)純滯后時(shí)間 t=0或 t＜ 時(shí)可選 Ts=～ ；當(dāng) t＞ 時(shí)，可選 T≈ t。 有時(shí)也可根據(jù)被控對(duì)象的類(lèi)型選擇采樣周期 Ts,實(shí)際中采樣周期的最終選定除了進(jìn)行上述考慮外；還要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定做合適的采樣周期。 8 數(shù)字 PID 的仿真 還以上述中的電機(jī)為例。其流程圖為圖 13 其增量式仿真 輸入為單位階躍 ， 采樣時(shí)間為1ms，控制器輸出限幅： [10,10],仿真 程序?yàn)椋? clear all。 clear all。 ts=。%采樣周期 sys=tf(,[,1])。 dsys=c2d(sys,ts,39。z39。)。 [num,den]=tfdata(dsys,39。v39。)。 u_1=。u_2=。u_3=。 y_1=0。y_2=0。y_3=0。 x=[0,0,0]39。 error_1=0。 error_2=0。 for k=1:1:1000 time(k)=k*ts。 rin(k)=。 kp=。 ki=。 15 第 1頁(yè) kd=。 du(k)=kp*x(1)+kd*x(2)+ki*x(3)。 u(k)=u_1+du(k)。 if u(k)=10 u(k)=10。 end if u(k)=10 u(k)=10。 end yout(k)=den(2)*y_1den(3)*y_2+ num(2)*u_1+num(3)*u_2。 error=rin(k)yout(k)。 u_3=u_2。u_2=u_1。u_1=u(k)。 y_3=y_2。y_2=y_1。y_1=yout(k)。 x(1)=errorerror_1。 x(2)=error2*error_1+error_2。 x(3)=error。 error_2=error_1。 error_1=error。 end figure(1) plot(time,rin,39。b39。,time,yout,39。r39。)。 xlabel(39。time(s)39。)。ylabel(39。rin,yout39。)。 圖 13直流電機(jī)數(shù)字 PID控制流程圖 其單位階躍響應(yīng)圖如圖 14 圖 14 增量式 PID單位階躍響應(yīng)圖 16 第 1頁(yè) 9 結(jié)束語(yǔ) 本文重點(diǎn)介紹了數(shù)字 PID 算法在直流電機(jī)調(diào)速上實(shí)現(xiàn)的流程。針對(duì)流程的每個(gè)階段，給 出了直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型的確定方法， PID 參數(shù)的整定方法 ，離散化 PID 算法。數(shù)字PID 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便、精度高、魯棒性好等特點(diǎn)，在實(shí)際中得到廣泛的應(yīng)用。 17 第 1頁(yè) 致 謝 本論文是在 老師 的悉心指導(dǎo)下完成的。 老師 淵博的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹(shù)立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處世的道理。 在整個(gè)畢業(yè)論文的寫(xiě)作當(dāng)中，初稿是很重要的部分，而我創(chuàng)作初稿的時(shí)候有很多疑惑。正是因?yàn)?老師 的指導(dǎo)，審稿，校正，我才能夠在短時(shí)間內(nèi)順利的完成初稿部分。 從開(kāi)始寫(xiě)作至本論文最終定稿，花費(fèi)了 我一個(gè)月以來(lái)所有的業(yè)余時(shí)間。雖說(shuō)在繁忙的工作之余要完成這樣一篇論文的確不是一件很輕松的事情，但我內(nèi)心深處卻滿含深深的感激之情。在寫(xiě)作過(guò)程中，老師給予了大力的幫助和指導(dǎo)，在此深表感謝！同時(shí)也感謝其他幫助和指導(dǎo)過(guò)我的老師和同學(xué) ！同時(shí)， 通過(guò)論文的撰寫(xiě)，使我能夠更系統(tǒng)、全面地學(xué)習(xí)有關(guān) 智能控制的 新型的、先進(jìn)的前沿理論知識(shí)，并得以借鑒眾多專(zhuān)家學(xué)者的寶貴經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)于我今后的工作，無(wú)疑是不可多得的寶貴財(cái)富。 雖然這次畢業(yè) 論文（ 設(shè)計(jì) ） 已經(jīng)結(jié)束了，可這次的經(jīng)歷卻是我永生難忘的。因?yàn)樗?不僅 為我的大學(xué)生活劃了一個(gè)完美的句 號(hào) ， 而且 給 了我極大的自信，使我在以后的生活中能夠不氣不餒，勇于承擔(dān)責(zé)任 。 由于本 人 理論水平比較有限，論文中的有些觀點(diǎn)以及對(duì) 相關(guān)理論 的歸納和闡述難免有疏漏和不足的地方，歡迎老師們指正 ！ 18 第 1頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1]康凱 .基于 MATLAB 的數(shù)字 PID 直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) [N], 電腦知識(shí)與技術(shù)， [2]劉文定 ,王東林 .過(guò)程控制系統(tǒng)的 MATLAB 仿真 [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， [3]李元春 .計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) [M].北京 :高等教育出版社， [4]張靜 .MATLAB 在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 [M].北京 :電子工業(yè)出版社， [5]朱世釗 .電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的最優(yōu) PID 控制參數(shù)方法 [J].桂林電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)， [6]謝芳 ,楊紅果 .數(shù)字 PID 改進(jìn)算法的分析與實(shí)現(xiàn) [J].焦作師范專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)， According to the realize of MATLAB figure PID continuous current dynamo velocity modulation system Abstract： This text mainly studied the design method of the controller of routine PID of the mathematical models, the continuous current motor velocity modulation system operate priniple, dynamo velocity modulation system of continuous current dynamo and the routine control of its parameter MATLAB to imitate the parameter of true PID controller39。s impact for control performance, e to further search figure PID the design method of the controller and it is in the . velocity modulation system of of application. Key words： Continuouscurrent dynamo。The system of continuous current motor velocity modulation。PID。MATLAB。Figure PID。 內(nèi)部資料 請(qǐng)勿外傳 9JWKf wvGt YM*Jgamp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 UE9aQ@Gn8xp$Ramp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQc@UE%amp。 qYp@Eh5pDx2zVkumamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQc@UE% amp。 qYp@Eh5pDx2zVkum amp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQc@UE% amp。 qYp@Eh5pDx2zVkum amp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^