計算機控制數(shù)字pid控制算法(參考版)
2025-05-03 12:01本頁面
【正文】 2020ddetet????????????????數(shù) 字模 擬控 制 度 ＝10:04 70 PID調節(jié)器參數(shù)選擇（ 8） ④ 根據(jù)選定的控制度，查表求得 T、 Kp、 TI、 TD的值 控制度 控制規(guī)律 T KP TI TD PI PID u PI PID u PI PID u PI PID u 10:04 71 PID調節(jié)器參數(shù)選擇（ 9） ? 采樣周期的選擇 ◆ 根據(jù)香農采樣定理，系統(tǒng)采樣頻率的下限為 fs = 2fmax，此時系統(tǒng)可真實地恢復到原來的連續(xù)信號 ◆ 從執(zhí)行機構的特性要求來看 ， 有時需要輸出信號保持一定的寬度 ， 采樣周期必須大于這一時間 ◆ 從控制系統(tǒng)的隨動和抗干擾的性能來看，要求采樣周期短些 ◆ 從微機的工作量和每個調節(jié)回路的計算來看，一般要求采樣周期大些 ◆ 從計算機的精度看，過短的采樣周期是不合適的 10:04 72 PID調節(jié)器參數(shù)選擇（ 10） ◆ 實際選擇采樣周期時，必須綜合考慮 — 采用周期要比對象的時間常數(shù)小得多，否則采樣信號無法反映瞬變過程 — 采用周期應遠小于對象的擾動信號的周期 — 考慮執(zhí)行器的響應速度 — 當系統(tǒng)純滯后占主導地位時，應按純滯后大小選取，并盡可能使純滯后時間接近或等于采用周期的整數(shù)倍 — 考慮對象所要求的控制質量，精度越高，采樣周期越短，以減小系統(tǒng)的純滯后 10:04 73 PID調節(jié)器參數(shù)選擇（ 11） ◆ 常見被控量的經(jīng)驗采樣周期 被測參數(shù) 采樣周期 說 明 流量 1— 5 優(yōu)先選用 1— 2s 壓力 3— 10 優(yōu)先選用 6— 8s 液位 6— 8 優(yōu)先選用 7s 溫度 15— 20 或純滯后時間，串級系統(tǒng)： 副環(huán) T=1/4— 1/5T主環(huán) 成分 15— 20 優(yōu)先選用 18s 10:04 74 小 結 PID控制器定義式（位置式、增量式）優(yōu)缺點 PID的積分飽和作用及抑制方法 ⑴對給定值突變加阻尼 ⑵增量式 PID的動態(tài)加速 ⑶純滯后補償 ⑴湊試法 ⑵實驗經(jīng)驗法：擴充臨界比例度法，階躍曲線法。記錄發(fā)生振蕩的臨界比例度和周期 δu及 Tu 10:04 69 PID調節(jié)器參數(shù)選擇（ 7） ③ 選擇控制度 — 控制度的定義：以模擬調節(jié)器為基準，將數(shù)字PID的控制效果與模擬調節(jié)器的控制效果相比較，采用誤差平方積分表示： — 實際應用中并不需要計算出兩個誤差平方面積，控制度僅是表示控制效果的物理概念。 ?參數(shù)整定方法： 理論方法，湊試法，試驗經(jīng)驗法，后兩種工程上比較有用。在不同干擾下，系統(tǒng)輸出要保持在給定值，控制量不宜過大。 選用什么控制律是由對象特性，控制要求和生產工藝決定的。若超過此偏差，則表明該信號是干擾信號，應該去掉；如小于此偏差，則將該信號作為本次的采樣值 — 作用： 用于濾掉由于大功率設備的啟停所造成的電流尖峰干擾或誤檢測，以及變送器不穩(wěn)定而引起的嚴重失真等 — 程序判斷濾波分為限幅濾波和限速濾波兩種 10:04 53 干擾的抑制（ 4） （ 1） 限幅濾波 若 |Y(k) Y(k1)|≤⊿ Y ，則 Y(k)=Y(k)，取本次采樣值 若 |Y(k) Y(k1)| ⊿ Y ，則 Y(k)=Y(k1)，取上次采樣值 （ 2） 限速濾波 設順序采樣所得到的數(shù)據(jù)分別為 Y(1)、 Y(2)、 Y(3) 當 |Y(2) Y(1)|≤⊿ Y 時，采用 Y(2) 當 |Y(2) Y(1)| ⊿ Y 時，不采用 Y(2) ，但保留，繼續(xù)采樣取得 Y(3) 當 |Y(3) Y(2)|≤⊿ Y 時，采用 Y(3) 當 |Y(3) Y(2)| ⊿ Y 時，取 (Y(3) + Y(2))/2為采樣值 10:04 54 干擾的抑制（ 5） ★ 中值濾波 — 方法： 將被測參數(shù)連續(xù)采樣 N次（一般 N為奇數(shù)），然后把采樣值按大小順序排列，再取中間值作為本次的采樣值 — 作用： 中值濾波能有效地去除偶然因素引起的波動，采樣開關或 A/D轉換器等工作不穩(wěn)定造成的脈沖干擾，對變化緩慢的被測參數(shù)有較好的濾波效果，但不適合快速變化快的過程參數(shù) 10:04 55 干擾的抑制（ 6） ★ 算術平均濾波 — 方法： 在一個采樣期內，對信號 x 的 N 次測量值進行算術平均，作為 時刻 k 的輸出，即 — 作用： 適用于一般的具有隨機干擾信號的濾波，特別適合于信號本身在某一數(shù)值范圍附近作上下波動的情況，如流量、液位等信號的測量，但不適用脈沖性干擾較嚴重的場合 11() NiiY k xN ?? ?10:04 56 干擾的抑制（ 7） ★ 加權平均濾波 — 為了提高濾波效果，將各采樣值取不同的比例，然后再相加，此方法稱為加權平均值法，即： — 加權平均濾波適用于系統(tǒng)純滯后時間較大而采樣周期較短的過程 1()NiiiY k C x?? ?并且 11NiiC???10:04 57 干擾的抑制（ 8） ★ 滑動平均值濾波 — 算術平均濾波和加權平均濾波由于采樣 N次，需要的時間較長，故檢測速度慢，滑動平均值濾波可以克服這個缺點 — 依次存放 N次采樣值，每采進一個新數(shù)據(jù)，就將最早采集的那個數(shù)據(jù)丟掉，然后求包含新值在內的 N個數(shù)據(jù)的算術平均值或加權平均值 10:04 58 干擾的抑制（ 9） ★ 慣性濾波 — 仿照模擬濾波器，用數(shù)字形式實現(xiàn)低通濾波 一階 RC濾波器的傳遞函數(shù)為 離散化后整理為 ( ) 1()( ) 1 fYsGsX s T s?? ?其中 fT RC?( ) ( 1 ) ( 1 ) ( )Y k Y k X k??? ? ? ?其中 X
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