數(shù)字pid控制算法(編輯修改稿)
2024-08-03 14:10 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 制性能指標(biāo)的要求，采用一些改進(jìn)的PID算法。確定好PID控制器的結(jié)構(gòu)以后，就要選擇控制器的參數(shù)，也就是進(jìn)行PID控制器的參數(shù)整定。PID控制器參數(shù)整定是指在控制器的形式已經(jīng)確定的情況下，通過調(diào)整控制器參數(shù)，達(dá)到要求的控制目標(biāo)。模擬PID控制器的參數(shù)整定是按照控制性能指標(biāo)要求，決定調(diào)節(jié)器的參數(shù)Kp、Ti、Td；而數(shù)字PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定，除了需要確定Kp、Ti、Td外，還需要確定系統(tǒng)的采樣周期T。PID參數(shù)整定方法可以分為理論計(jì)算法和工程整定法兩種。理論計(jì)算法要求必須知道各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，計(jì)算比較復(fù)雜，實(shí)際系統(tǒng)很難滿足要求，工程上一般不采用此方法。工程整定法是基于實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)的方法，簡(jiǎn)單易行，是工程實(shí)際經(jīng)常采用的方法。（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。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。(2)在階躍信號(hào)輸入下，逐漸加大比例系數(shù)Kp，使控制系統(tǒng)出現(xiàn)臨界振蕩狀態(tài)，一般系統(tǒng)的階躍響應(yīng)持續(xù)4～5次振蕩，就認(rèn)為系統(tǒng)已經(jīng)到臨界振蕩狀態(tài)。記下此時(shí)比例系數(shù)Kp為臨界比例系數(shù)Kr，得到臨界比例度為δr=1Kr。從第一個(gè)振蕩頂點(diǎn)到第二個(gè)振蕩頂點(diǎn)時(shí)間為振蕩周期Tr。如圖8所示。圖8 擴(kuò)充臨界比例度法(3)選擇控制度。(4)根據(jù)控制度，按表1選取T、Kp、Ti和Td的值。(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。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。一般情況下，擴(kuò)充響應(yīng)曲線法適用于多容自平衡系統(tǒng)，其整定步驟如下：在模擬控制系統(tǒng)中可用響應(yīng)曲線法代替臨界比例度法，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)充臨界比例度法。一般情況下，擴(kuò)充響應(yīng)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(dòng)操作狀態(tài)，并使之穩(wěn)定，然后突然改變給定值，給被控對(duì)象一個(gè)階躍輸入信號(hào)。(2)記錄被控參數(shù)在階躍輸入下的整個(gè)變化過程曲線，如圖9所示。圖9 擴(kuò)充響應(yīng)曲線法(3) 在曲線最大斜率處作切線，求出等效的滯后時(shí)間τ和等效的時(shí)間常數(shù)Tp，以及它們的比值Tp/τ。(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。表2擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定參數(shù)表控制度控制規(guī)律T
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