單容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)課程設(shè)計(jì)-文庫吧資料
2025-07-02 11:53本頁面
【正文】 小，便于實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)切換。(1)(ukuk????由圖 、圖 可以看出，就整個(gè)系統(tǒng)而言，位置式與增量式控制算法并無本質(zhì)區(qū)別，或者仍然全部由計(jì)算機(jī)承擔(dān)其計(jì)算，或者一部分由其它部件去完成。采用增量式算法時(shí)，計(jì)算機(jī)輸出的控制增量 Δu(k)對(duì)應(yīng)的是本次執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置（例如閥門開度）的增量。PID 位置算法 D/A執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對(duì)象A/Dr(k) +—u(k)e(k)r(k) +D/AΔu(k)PID 增量算法A/D 執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對(duì)象—u(t)∫Δu(t)畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文可以將式（411）進(jìn)一步改寫為 （412）()(1)(2)ukAeBkCe?????式中 、 、1DPITK?DPTK?/PDKT?它們都是與采樣周期、比例系數(shù)、積分時(shí)間常數(shù)、微分時(shí)間常數(shù)有關(guān)的系數(shù)。根據(jù)遞推原理可得 （410.）10(1)()()[(1)(2)]kpIDjukKeeKke???????用式（46 ）減式（410 ） ，可得()[())]()PIk?A [())()]ke?? （411）[]IDeek??式中 1??圖 增量型 PID 控制系統(tǒng)框圖式（411 ）稱為增量式 PID 控制算法。所謂增量式 PID 是指數(shù)字控制器的輸出只是控制量的增量 Δu(k)。P1/()IKz?1DU(z)u(k)E(z)e(k)畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文 圖 位置式 PID 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖這種算法的缺點(diǎn)是，由于全量輸出，所以每次輸出均與過去的狀態(tài)有關(guān)，計(jì)算時(shí)要對(duì) e(k)進(jìn)行累加，計(jì)算機(jī)運(yùn)算工作量大。為書寫方便，將 e(kT)簡化表示成 e(k)等，即省去 將式（44）代入式（42） ，可O得離散的 PID 表達(dá)式為 （45）??0()()()()1)kDPjIukKeekeT???????????或 （46）0()()()())kPIDjK?式中 k——采樣序號(hào)， ；,12?u(k)——第 k 次采樣時(shí)刻的計(jì)算機(jī)輸出值；e(k)——第 k 次采樣時(shí)刻輸入的偏差值；畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文e(k1)——第(k1)次采樣時(shí)刻輸入的偏差值； ——積分系數(shù)， ；IK/IPIKT?——微分系數(shù)， ；DD由 z 變換的性質(zhì) 1[()]()zekzE?0j??式（46）的 z 變換式為 （47）11()()()[()()]PIDzUKEKz????由式（47）便可得到數(shù)字 PID 控制器的 z 傳遞函數(shù)為 （48）11() ()IPzGz??或者 （49）1121()[()()]PIDzKKz?????數(shù)字 PID 控制器如圖 所示。按模擬 PID控制算法的算式（32） ，現(xiàn)以一系列的采樣時(shí)刻點(diǎn) kT 代表連續(xù)時(shí)間 t，以和式代替積分，以增量代替微分，則可作如下近似變換： （44）000(,12))(()([]1)kktjjTedeTet??? ?? ??? ???? ?? ????式中 T——采樣周期。但 過大，會(huì)使響應(yīng)過程提前制動(dòng)，從而延長調(diào)節(jié)DT時(shí)間，而且會(huì)降低系統(tǒng)的抗干擾性能。若 過大，將使系統(tǒng)靜態(tài)誤差難以消除，影響系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度。積分環(huán)節(jié) 主要用來消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。 越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，PK系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度越高，但易產(chǎn)生超調(diào)，甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。積分比例微分被控對(duì)象u(t)e(t)r(t) c(t)圖 PID 控制系統(tǒng)原理框圖PID 控制器是一種線性控制器，它是根據(jù)給定值 r(t)與實(shí)際輸出值 c(t)構(gòu)成控制偏差 e(t)=r(t)c(t) (41)將偏差的比例（P） 、積分（I）和微分（D）通過線性組合可以構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，故稱 PID 控制器。常規(guī) PID 控制系統(tǒng)原理框圖如圖 所示。本章主要介紹 PID 控制的基本原理，液位控制系統(tǒng)中用到的數(shù)字 PID 控制算法及其具體應(yīng)用。為了便于實(shí)時(shí)顯示，本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)顯示。單個(gè) PN 結(jié)可以封裝成發(fā)光二極管，多個(gè) PN 結(jié)可以按分段式封裝成半導(dǎo)體數(shù)碼管。即常用的七段顯示器件：半導(dǎo)體數(shù)碼管將十進(jìn)制數(shù)碼分成七個(gè)字段，每段為一發(fā)光二極管。非編碼鍵盤僅提供按鍵開關(guān)工作狀態(tài)，其他工作由軟件完成，這種鍵盤鍵數(shù)較少，硬件簡單，一般在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中廣泛使用。編碼鍵盤采用硬件線線路來實(shí)現(xiàn)鍵盤編碼，每按下一個(gè)鍵，鍵盤能自動(dòng)生成按鍵代碼，鍵數(shù)較多，而且還具有去抖動(dòng)功能。為了輸入數(shù)據(jù)、查詢和控制系統(tǒng)的畢業(yè)（設(shè)計(jì)）論文工作狀態(tài)，都要用到鍵盤，鍵盤是人工干預(yù)計(jì)算機(jī)的主要手段。本實(shí)驗(yàn)中采用的是線反轉(zhuǎn)法進(jìn)行識(shí)鍵。如果在行線上逐行加上一個(gè)掃描信號(hào)（本實(shí)驗(yàn)中用的低電平） ，就可以判斷按鍵的位置。若第 N 行第 M 列的鍵被按下，那么
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