數(shù)字pid控制算法-在線瀏覽
2024-08-17 14:10本頁(yè)面
【正文】 。圖2給出了增量式PID控制算法子程序的流程。圖2 增量式PID控制算法子程序流程 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)PID算法的改進(jìn)①“飽和”作用的抑制在實(shí)際過(guò)程中，控制變量因受執(zhí)行元件機(jī)械和物理性能的約束而限制在有限范圍內(nèi)，即其變化率也有一定的限制范圍，即如計(jì)算機(jī)給出的控制量在上述范圍內(nèi)，那么控制可以按預(yù)期的結(jié)果進(jìn)行。因這種現(xiàn)象在給定值發(fā)生突變時(shí)特別容易發(fā)生，故有時(shí)也稱作“啟動(dòng)效應(yīng)”。此時(shí)系統(tǒng)輸出 y雖不斷上升，但由于控制量受到限制，其增長(zhǎng)要比沒(méi)有限制時(shí)慢，偏差e將比正常情況下持續(xù)更長(zhǎng)的時(shí)間保持在正值，故位置式算式中積分項(xiàng)有較大累積值。顯然，在PID位置算法中“飽和作用”主要是由積分項(xiàng)引起的，故稱為“積分飽和”。其算法框圖如圖5所示。上面的修正方法是一開(kāi)始就積分，但進(jìn)入限制范圍后即停止累積。這樣，一方面防止了一開(kāi)始有過(guò)大的控制量；另一方面即使進(jìn)入飽和后，因積分累積小，也能較快退出，減少了超調(diào)。系統(tǒng)輸出在門(mén)限外時(shí)，該算法相當(dāng)于一個(gè)PD調(diào)節(jié)器。圖7采用積分分離法的PID位置算法②干擾的抑制PID控制算法的輸入量是偏差e，也就是給定值w與系統(tǒng)輸出y的差。所以相對(duì)而言，干擾值對(duì)調(diào)節(jié)有較大的影響。根據(jù)具體情況，經(jīng)常采用以下幾種抑制干擾方法：對(duì)于作用時(shí)間較為短暫的快速干擾例如采樣器、A/D轉(zhuǎn)換器的偶然出錯(cuò)等，我們可以簡(jiǎn)單地采用連續(xù)多次采樣求平均值的辦法予以濾除。而快速干擾往往比較強(qiáng)烈，只要有一個(gè)采樣 數(shù)據(jù)受到快速隨機(jī)干擾，即使對(duì)它們求平均值，干擾的影響也將明顯地反映出來(lái)。由于在N次中連續(xù)幾次偶然出錯(cuò)的可能很小，故這樣做已足以消除這類快速隨機(jī)干擾的影響。采用這種方法對(duì)偏差進(jìn)行修正，所以將同時(shí)影響到PID算法中的全部項(xiàng)。通常，對(duì)于具有自平衡性的被控對(duì)象，應(yīng)采用含有積分環(huán)節(jié)的控制器，如PI、PID。對(duì)具有滯后性質(zhì)的被控對(duì)象，應(yīng)加入微分環(huán)節(jié)。確定好PID控制器的結(jié)構(gòu)以后，就要選擇控制器的參數(shù)，也就是進(jìn)行PID控制器的參數(shù)整定。模擬PID控制器的參數(shù)整定是按照控制性能指標(biāo)要求，決定調(diào)節(jié)器的參數(shù)Kp、Ti、Td；而數(shù)字PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定，除了需要確定Kp、Ti、Td外，還需要確定系統(tǒng)的采樣周期T。理論計(jì)算法要求必須知道各個(gè)環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，計(jì)算比較復(fù)雜，實(shí)際系統(tǒng)很難滿足要求，工程上一般不采用此方法。（一）擴(kuò)充臨界比例度法擴(kuò)充臨界比例度法是以模擬PID控制器中使用的臨界比例度為基礎(chǔ)的一種數(shù)字PID控制器參數(shù)整定方法，它適用于具有自平衡性的被控對(duì)象，不需要被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。(2)在階躍信號(hào)輸入下，逐漸加大比例系數(shù)Kp，使控制系統(tǒng)出現(xiàn)臨界振蕩狀態(tài)，一般系統(tǒng)的階躍響應(yīng)持續(xù)4～5次振蕩，就認(rèn)為系統(tǒng)已經(jīng)到臨界振蕩狀態(tài)。從第一個(gè)振蕩頂點(diǎn)到第二個(gè)振蕩頂點(diǎn)時(shí)間為振蕩周期Tr。圖8 擴(kuò)充臨界比例度法(3)選擇控制度。(5)按照求得的整定參數(shù)，投入系統(tǒng)運(yùn)行，觀察控制效果，再適當(dāng)調(diào)整參數(shù)，直到獲得滿意的控制效果為止。一般情況下，擴(kuò)充響應(yīng)曲線法適用于多容自平衡系統(tǒng)，其整定步驟如下：在模擬控制系統(tǒng)中可用響應(yīng)曲線法代替臨界比例度法，同 樣在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中也可以用擴(kuò)充響應(yīng)曲線法代替擴(kuò)充臨界比例度法。(2)記錄
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