制冷原理與技術(shù)ppt課件(編輯修改稿)
2024-11-19 22:34 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 5.2.4 計算機(jī)PID控制技術(shù)在制冷空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用,以往,采用雙位和比例調(diào)節(jié)器。,現(xiàn)在,采用更先進(jìn)的控制規(guī)律和控制方法。如： PID控制規(guī)律,特點(diǎn),原理簡單，易于工程實現(xiàn)，且魯棒性強(qiáng)，適用面廣。,1. 數(shù)字PID控制算法,其傳遞函數(shù)形式為：,Kp為增益，Kp=1/δ，Ti為積分時間，Td為微分時間，u為控制量，e為被控量y與給定值r的偏差。,（5104）,用計算機(jī)實現(xiàn)PID控制算式，必須把微分方程式（5104）離散化，改寫成差分方程。,（5106）,（5107）,其中，T為采樣周期（或控制周期）；n為采樣序號。,將式（5106）和（5107）代入式（5104），可求得差分方程：,（5108）,其中，u(n)為第n時刻的控制量。,PID算法,位置型,增量型,位置型PID算式的調(diào)節(jié)動作是連續(xù)的,增量型PID算式考慮控制器的輸出非位置式，而采用增量式。求n時刻控制量的增量為：,（5109）,其中， 稱之為比例增益（放大系數(shù)）； 稱之為積分增益；,, 稱之為微分增益。,第n時刻的實際控制量為：,(5110),為了程序編制方便，也可將（5109）式整理成如下形式：,(5111),,增量型PID算式優(yōu)點(diǎn),程序編制簡單,歷史數(shù)據(jù)可以遞推使用,占用存儲單元少,運(yùn)算速度快,理想微分PID控制的實際控制效果并不理想，見圖553。因此，在實際應(yīng)用中，通常采用含有實際微分的PID控制算式。,在計算機(jī)直接數(shù)字控制系統(tǒng)中，通常是采用以下三種實際微分PID控制器。,圖553 PID數(shù)字控制器的階躍響應(yīng),1）實際微分PID控制算式之一,該算式的傳遞函數(shù)為：,(5112),其中，Kp為比例增益，Ti為積分時間，Td為微分時間，Kd為微分增益。,為了便于編寫程序，可用圖554的框圖來表示式（5112）。,圖554 算法之一的框圖,實際程序編制用的增量型差分方程式為：,(5113),(5114),(5115),(5116),(5117),(5118),其中ud(n)和ud(n1)分別為實際微分環(huán)節(jié)第n、n1個采樣時刻的輸出。,2） 實際微分PID控制算式之二,該算式是帶一階慣性遲延濾波器的PID控制器，其傳遞函數(shù)為：,(5119),為了便于編寫程序?qū)⑹剑?119）用框圖來表示，見圖555。,微分作用的輸出差分方程為,(5120),其中,積分作用的輸出差分方程為：,(5121),其中,比例作用的輸出差分方程為：,(5122),將式(5121)加式(5122)，得位置型PID算式為：,(5123),通過上述推導(dǎo)，可得式（5109）的增量型遞推差分方程式為：,（5124）,理想微分PID數(shù)字控制器和實際微分PID數(shù)字控制器的階躍響應(yīng)如圖553所示，比較這兩種PID數(shù)字控制器的階躍響應(yīng)，,1） 理想微分PID數(shù)字控制器的控制品質(zhì)較差。 2） 實際微分PID數(shù)字控制器的控制品質(zhì)較好。,2. 數(shù)字PID控制算法的改進(jìn),在PID控制中，積分作用是消除殘差，為了提高控制性能，對積分項可采取以下四條改進(jìn)措施。,1）積分分離,2）抗積分飽和,3）梯形積分,4）消除積分不靈敏區(qū),1）積分分離,采用積分分離措施，即偏差e(n)較大時，取消積分作用；當(dāng)偏差e(n)較小時，才將積分作用投入。即： 當(dāng) 時，用PD控制； 當(dāng) 時，用PID控制。,積分分離值β應(yīng)根據(jù)具體對象及要求確定。若β值過大，達(dá)不到積分分離的目的；若β值過小，一旦被控量y無法進(jìn)入積分區(qū)，只進(jìn)行PD控制，將會出現(xiàn)殘差（見圖556）。,圖556 積分分離曲線圖,557 兩種積分形式,2）抗積分飽和,如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)已到極限位置仍然不能消除偏差時
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