數(shù)字pid控制及其算法-在線瀏覽
2025-07-12 02:09本頁面
【正文】 計算機控制系統(tǒng)的優(yōu)點是： ? 一機多用 ? 控制算法靈活 ? 可靠性高 ? 可改變調(diào)節(jié)品質(zhì)，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量 ? 生產(chǎn)安全，可改善工人勞動條件 第七章 數(shù)字 PID控制及其算法 第七章 數(shù)字 PID控制及其算法 計算機控制的主要任務(wù)是設(shè)計一個數(shù)字調(diào)節(jié)器。 因此 ， 只要偏差出現(xiàn) ， 就能及時地產(chǎn)生與之成比例的調(diào)節(jié)作用 ， 具有調(diào)節(jié)及時的特點 。 缺點：存在靜差，對擾動較大，慣性較大的系統(tǒng)， 難于兼顧動態(tài)和靜態(tài)特性。 ② 積分調(diào)節(jié)器的微分方程為： 式中： TI — 積分時間常數(shù)（它表示積分速度的大?。? TI越大，積分速度越慢，積分作用越弱 TI越小，積分速度越快，積分作用越強 ? ?dtteTYI?? 1第七章 數(shù)字 PID控制及其算法 積分作用響應(yīng)曲線圖 e (t)y00tt③ 積分作用的響應(yīng)特性曲線 ④ 積分作用的特點：輸出與偏 差存在的時間有關(guān)，只要偏差 存在，輸出就會隨著時間不斷 增長，直到偏差消除，輸出才 不會變化。 第七章 數(shù)字 PID控制及其算法 比例積分調(diào)節(jié)器：若將比例和積分兩種作用結(jié)合起來 ， 就構(gòu)成 PI調(diào)節(jié)器 。 缺點：當控制對象具有較大的慣性時，無法得到很 好的調(diào)節(jié)品質(zhì)。 ④ 優(yōu)缺點 ? 優(yōu)點：使過程的動態(tài)品質(zhì)得到改善 ? 缺點：不能消除靜差 ， 只能在偏差剛出現(xiàn)時產(chǎn)生一個很大的調(diào)節(jié)作用 第七章 數(shù)字 PID控制及其算法 比例微分調(diào)節(jié)器：若將比例和微分兩種作用結(jié)合起來 ， 就構(gòu)成 PD調(diào)節(jié)器 ① 調(diào)節(jié)規(guī)律 ? ? ? ? ?????? ??dttdeTteKYDP第七章 數(shù)字 PID控制及其算法 ② 特性曲線 PD調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)曲線圖 偏差剛出現(xiàn)瞬間 ， PD調(diào)節(jié)器輸出一個很大的階躍信號 ， 然后按指數(shù)下降 ， 以至最后微分作用完全消失 ，變成一個純比例環(huán)節(jié) 。 PID的微分方程： ? ? ? ? ? ? ?????? ???? dt tdeTdtteTteKY DIP1第七章 數(shù)字 PID控制及其算法 特性曲線 返回 PID調(diào)節(jié)器對階躍響應(yīng)特性曲線圖 對于 PID調(diào)節(jié)器，在階躍信號作用下，首先是比例和微分作用，使其調(diào)節(jié)作用加強，再進行積分，最后消除靜差。 它與位置式 PID相比 ， 有下列優(yōu)點： Ⅰ ） 位置式 PID算法每次輸出與整個過去狀態(tài)有關(guān) ， 計算式中要用到過去誤差的累加值 ， 因此 ， 容易產(chǎn)生較大的累積計算誤差 。 Ⅱ ） 控制從手動切換到自動時 ， 位置式 PID算法必須先將計算機的輸出值置為原始閥門開時 ， 才能保證無沖擊切換 。 返回 第七章 數(shù)字 PID控制及其算法 PID算法程序設(shè)計 在許多控制系統(tǒng)中 ， 執(zhí)行機構(gòu)需要的是控制變量的絕對值而不是其增量 ， 這時仍可采用增量式計算 ，但輸出則采用位置式的輸出形式 。偏差的極性與調(diào)節(jié)器輸出地極性有一定的關(guān)系，且不同的系統(tǒng)有不同的要求，存在正、反作用之分。 ?反作用：煤氣加熱爐溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，當測量溫度高于給定值時，將閥門關(guān)小，以降低爐膛溫度。 第七章 數(shù)字 PID控制及其算法 正、反作用問題 在數(shù)字控制系統(tǒng)中，可用兩種方法來實現(xiàn)正、反作用控制： ?改變偏差 E(K)的公式 正作用： E(K)=M(K)R(K) 反作用： E(K)=R(K)M(K) 其中 M(K)是測量值， R(K)是給定值 ?對運算結(jié)果進行改變 E(K)計算公式不變，若需要反作用時，在完成 PID運算之后，先將其結(jié)果求補，而后再送到 D/A轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，進而輸出。 抑制方法主要有： ?遇限削弱積分法 ?有效偏差法 第七章 數(shù)字 PID控制及其算法 飽和作用的抑制 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 。 P(K1) ≥Pmax，且 E(K)0 P(K1) ≤ Pmin，且 E(K)0 → 削弱積分項，不計算積分項 → 削弱積分項，不計算積分項 第七章 數(shù)字 PID控制及其算法 飽和作用的抑制 P(K1)≥Pmax， 且 E(K)0， 所以積分不積累 P(K1)≥Pmax ， 但 E(K)0 ，所以積分積累 e=rm 第七章 數(shù)字 PID控制及其算法 飽和作用的抑制 不計算積分項： P(K1) ≥Pmax，且 E(K)0 或 P(K1) ≤ Pmin，且 E(K)0 第七章 數(shù)字 PID控制及其算法 飽和作用的抑制 有效偏差法 用位置型 PID算式算出的控制量超出限制范圍時 ， 控制量實際上只能取邊界值 ， 即 P(K)=Pmax或 P(K)=Pmin 有效偏差法的實質(zhì)：將相當于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 。 即： Pdown≤P≤Pup 在 PID程序中就要進行上 、 下限比較 若 P(k)Pup， 則 P(k)=Pup 若 P(k)Pdown， 則 P(k)=Pdown 第七章 數(shù)字 PID控制及其算法 飽和作用的抑制 ?限位問題 第七章
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