計(jì)算機(jī)控制數(shù)字pid控制算法(編輯修改稿)
2025-05-27 12:01 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 K e K e e ??? ? ? ??10:04 34 對(duì)標(biāo)準(zhǔn) PID算法的改進(jìn)（ 2） ◆ 遇限削弱積分法 — 基本思想：一旦控制量進(jìn)入飽和區(qū)，則停止進(jìn)行增大積分的運(yùn)算。 10:04 35 對(duì)標(biāo)準(zhǔn) PID算法的改進(jìn)（ 3） ◆ 積分分離法 — 思路：當(dāng)被控量和給定值偏差大時(shí)，取消積分控制，以免超調(diào)量過(guò)大；當(dāng)被控量和給定值接近時(shí)，積分控制投入，消除靜差。 １２一般P I D積分分離P I D開(kāi)始引入積分作用Y ( t )t0P10:04 36 對(duì)標(biāo)準(zhǔn) PID算法的改進(jìn)（ 4） ◆ 有效偏差法 — 思路：當(dāng)算出的控制量超出限制范圍時(shí)，將相應(yīng)的這一控制量的偏差值作為有效偏差值進(jìn)行積分，而不是將實(shí)際偏差值進(jìn)行積分。 10:04 37 對(duì)標(biāo)準(zhǔn) PID算法的改進(jìn)（ 5） ? 增量式 PID算法的飽和作用： ◆ 對(duì)于增量式 PID算法，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身是存儲(chǔ)元件，在算法中沒(méi)有積分累積，所以不容易產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，但可能出現(xiàn)比例和微分飽和現(xiàn)象，其表現(xiàn)形式不是超調(diào)，而是減慢動(dòng)態(tài)過(guò)程 1 1 1 2[ ( 2 ) ]Dk k k P k k k k k kITTu u u K e e e e e eTT? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ?10:04 38 對(duì)標(biāo)準(zhǔn) PID算法的改進(jìn)（ 6） ◆ 糾正比例和微分飽和的辦法之一是采用積累補(bǔ)償法，其基本思想是將那些因飽和而未能執(zhí)行的增量信息積累起來(lái)，一旦可能時(shí)，再補(bǔ)充執(zhí)行 10:04 39 對(duì)標(biāo)準(zhǔn) PID算法的改進(jìn)（ 7） ◆ 不完全微分的 PID： 糾正微分項(xiàng)引起的控制過(guò)程振蕩 ,調(diào)節(jié)品質(zhì)下降。其微分作用是逐漸下降，使系統(tǒng)變化緩慢，故不易引起振蕩。 ( ) 1[ 1 ]()1dpdiDTsUskTE s T ssk? ? ??不完全微分 PID算法傳遞函數(shù)為 : 10:04 40 0( ) [ ( ) ( )] [ ( ) ( 1 ) ] ( 1 )ksdp D DjiTTu k k e k e j k e k e k u k??? ? ? ? ? ? ??不完全微分的 PID算式為： 10:04 41 對(duì)標(biāo)準(zhǔn) PID算法的改進(jìn)（ 8） ◆ 純滯后補(bǔ)償算法 ★ 有純滯后的常規(guī)反饋控制回路 系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為 系統(tǒng)的特征方程中包含有 ，因此會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降 ( ) ( )()1 ( ) ( )spB spD s G s eGsD s G s e????? ?se??10:04 42 對(duì)標(biāo)準(zhǔn) PID算法的改進(jìn)（ 9） ★ Smith預(yù)測(cè)器 虛線部分是帶純滯后補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 經(jīng)過(guò)純滯后補(bǔ)償控制，系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為 ()()1 ( ) ( ) ( 1 )spDsDsD s G s e? ??? ??( ) ( )()1 ( ) ( )spBpD s G s eGsD s G s??? ?10:04 43 對(duì)標(biāo)準(zhǔn) PID算法的改進(jìn)（ 10） ★ 具有純滯后補(bǔ)償?shù)臄?shù)字 PID控制器 許多工業(yè)對(duì)象可以用一階慣性環(huán)節(jié)和純滯后環(huán)節(jié)表示： 因此預(yù)估器的傳函為： ( ) ( )1fsscpfKG s G s e eTs???????( ) ( ) ( 1 ) ( 1 )1 fsspfKG s G s e eTs?????? ? ? ??10:04 44 對(duì)標(biāo)準(zhǔn) PID算法的改進(jìn)（ 11） ★ 純滯后補(bǔ)償控制算法步驟： (1)計(jì)算反饋回路偏差 ： (2)計(jì)算施密斯預(yù)估器的輸出 ： 先寫(xiě)成微分形式再轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的差分方程式： 其中 ， (3)計(jì)算反饋回路偏差 ： (4)計(jì)算 PID控制器輸出 ： 1 ( ) ( ) ( )e k r k y k??1()ek2()ek() ( ) ( 1 ) ( 1 )( ) 1fs N TspfKYs G s e eU s T s?? ??? ? ? ??()yk?( ) ( 1 ) [ ( 1 ) ( 1 ) ]y k a y k b u k u k N?? ? ? ? ? ? ? ?fTaTT? ?(1 )fb K a??21( ) ( ) ( )e k e k y k???()uk2 2 2 2 2 2( ) [ ( ) ( 1 ) ] ( ) [ ( ) 2 ( 1 ) ( 2 ) ]P I Du k K e k e k K e k K e k e k e k? ? ? ? ? ? ? ? ? ?10:04 45 對(duì)標(biāo)準(zhǔn) PID算法的改進(jìn)（ 12） ★ 優(yōu)點(diǎn)（與普通 PID相比）： — 實(shí)現(xiàn)了用比例作用消除大偏差 ， 用積分作用消除小偏差的理想調(diào)節(jié)特性 ， 從而完全消除了積分飽和現(xiàn)象 — 大大減小了超調(diào)量 ， 可以很容易地使系統(tǒng)穩(wěn)定 ， 改善了調(diào)節(jié)特品質(zhì) — 適應(yīng)能力強(qiáng) ， 一些用常規(guī) PID控制不理想的過(guò)程可以采用此種算法 — 參數(shù)整定容易 ， 各參數(shù)間的相互影響小 ★ 與積分分離的比較： — 二者很類似 ， 但調(diào)節(jié)方式不同 。 積分分離對(duì)積分項(xiàng)采用 “ 開(kāi)關(guān) ” 控制 ， 而變速積分則是根據(jù)誤差的大小改變積分項(xiàng)速度 ， 屬線性控制 。 因而 ， 后者調(diào)節(jié)品質(zhì)大為提高 ， 是一種新型的 PID控制 10:04 46 對(duì)標(biāo)準(zhǔn) PID算法的改進(jìn)（ 13） ◆ 時(shí)間最優(yōu) PID控制 －最優(yōu)控制的含義：某個(gè)指標(biāo)最優(yōu) － BangBang控制：開(kāi)關(guān)控制，對(duì) |u(t)|≤1，采用一定的方法在＋ 1，－ 1間切換，使時(shí)間最短 － 時(shí)間最優(yōu) PID控制： BangBang控制和 PID控制相結(jié)合 B a n g B a n g()
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