【正文】 (k) 為采樣值， Y(k)為濾波器的計算輸出值 /1 fTTe? ???10:04 59 干擾的抑制（ 10） ★ 復合數字濾波 — 把兩種以上的濾波方法結合起來使用 — 把中值濾波的思想與算術平均的方法結合起來，就是一種常用的復合濾波法，其具體做法是：首先將采樣值按大小排隊，去掉最大和最小的，然后再把剩下的取平均值。 積分分離對積分項采用 “ 開關 ” 控制 ， 而變速積分則是根據誤差的大小改變積分項速度 ， 屬線性控制 。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。 １２一般P I D積分分離P I D開始引入積分作用Y ( t )t0P10:04 36 對標準 PID算法的改進（ 4） ◆ 有效偏差法 — 思路：當算出的控制量超出限制范圍時，將相應的這一控制量的偏差值作為有效偏差值進行積分，而不是將實際偏差值進行積分。下面介紹幾種數字 PID的改進算法： 積分分離算法 不完全微分算法 帶死區(qū)的 PID算法 10:04 32 數字 PID算法的改進 飽和作用 實際系統(tǒng)中 ,執(zhí)行元件總受機械和物理性能等的限制 ,往往有一個有限范圍 : 若計算機計算出的控制量超出上述范圍 , 即進入執(zhí)行元件的飽和區(qū) , 那么實際執(zhí)行的控制量就不再是計算值 ,由此將得不到期望的效果 , 稱為 飽和效應 . 這類現象在給定值發(fā)生突變時特別容易發(fā)生 ,有時也稱為 啟動效應 . 位置式 PID算法的積分飽和作用 ? 增量式 PID的飽和作用 m a xm i n uuu ?? maxuu ?? ?10:04 33 數字 PID算法的改進 ? 位置式 PID算法的積分飽和作用 ? 影響：飽和引起輸出超調，甚至產生震蕩，使系統(tǒng)不穩(wěn)定 ? 改進方法：遇限削弱積分法、積分分離法、有限偏差法 10()kk P k I j D k kju K e K e K e e ??? ? ? ??10:04 34 對標準 PID算法的改進（ 2） ◆ 遇限削弱積分法 — 基本思想：一旦控制量進入飽和區(qū)，則停止進行增大積分的運算。 位置式 PID數字調節(jié)器 除本身安全性、相對控制精度外，在 PID 位置控制算式中存在累加，不僅要占用許多存儲單元，也不利于編寫程序及執(zhí)行速度。一般認為，在以閘門或伺服電機作為執(zhí)行器件，或對控制精度要求較高的系統(tǒng)中，應當采用位置式算法；而在以步進電機或多圈電位器作執(zhí)行器件的系統(tǒng)中，則應采用增量式算法。 ★ 控制從手動切換到自動時， 位置式算法 必須先將計算機的輸出值置為原始值 u0 時，才能保證無沖擊切換； 增量式算法與原始值無關，易于實現手動到自動的無沖擊切換。 顯然，上述離散化過程中，采樣周期 T 必須足夠短，才能保證有足夠的精度。 dT10:04 20 ? 參數選值范圍受限制。這將加快系統(tǒng)的動作速度，減小調整時間，從而改善了系統(tǒng)的動態(tài)性能。 10:04 15 準連續(xù) PID控制算法（ 3） ◆ 比例積分調節(jié)器 其中： — 積分時間常數 01 dtPIu K e e tT?????????ITe (t)y00tte (t)y00tty 1 =K P e (t)K 1 K P e (t)y 2特點：無靜差控制， 但容易引起超調，甚至出現振蕩，Ti增大，則積分作用弱，將減慢消除靜差的過程，但可減小超調，提高穩(wěn)定性； 對于滯后較小的對象， Ti可選的小一些，如流量、壓力等對滯后較大的對象， Ti可選得大些，如溫度等 10:04 16 （積分）控制 ( ) 1 1()()cUsGse s R CS TS???C R e(t) u(t) + 10:04 17 準連續(xù) PID控制算法（ 4） ◆ 比例微分調節(jié)器 其中： — 微分時間常數 0ddPDeu K e T ut??? ? ?????DT微分作用：減小超調，克服振蕩， 提高穩(wěn)定性，改善系統(tǒng)動態(tài)特性 注意 u0為偏差 e=0 時的調節(jié)器輸出 , 又稱之為 穩(wěn)態(tài)工作點 。 10:04 11 第二節(jié) Unit 2 準連續(xù) PID控制算法 10:04 12 準連續(xù) PID控制算法 ? 模擬 PID調節(jié)器 10:04 13 P（比例）控制 21()()()cPU s RG s Ke s R? ? ?e (t)y00ttK P e (t)準連續(xù) PID控制算法（ 2） Pu K e?其中： — 比例系數 PKR2 R1 e(t) u(t) + 10:04 14 P控制對系統(tǒng)性能的影響： 迅速反應誤差 Kp1時： a. 開環(huán)增益加大，穩(wěn)態(tài)誤差減??； b. 幅值穿越頻率增大，過渡過程時間縮短； c. 系統(tǒng)穩(wěn)定程度變差。 PID G（ S） yr yo e u 10:04 9 概述（ 2） ? PID調節(jié)器的優(yōu)點 ★ 技術成熟 ★ 易被人們熟悉和掌握 ★ 不需要建立數學模型 ★ 控制效果好 10:04 10 概述（ 3） ?PID控制實現的控制方式 ◆ 模擬方式： 用電子電路調節(jié)器，在調節(jié)器中，將被測信號與給定值比較，然后把比較出的差值經 PID電路運算后送到執(zhí)行機構，改變給進量，達到調節(jié)之目的。 ? 在實際應用中，根據具體情況，可以靈活地改變 PID的結構，取其一部分進行控制 10:04 8 PID： Proportional Integral Derivative PID控制： 對偏差信號 e(t)進行比例、積分和微分運算變換 后形成的一種控制規(guī)律。 ? 不過，用計算機實現 PID控制，就不僅僅是簡單地把 PID控制規(guī)律數字化，而是進一步與計算機的邏輯判斷功能結合起來，使 PID控制更加靈活多樣，更能滿足生產過程提出的各種要求。 10:04 4 ? 近 20年來相繼出現一批復雜的，只有計