五章节数字PID控制算法之一ppt课件

1、第五章 数字PID控制算法之一内容提要n概述n准延续PID控制算法n对规范PID算法的改良nPID调理器的参数选择n小结概述n按偏向的比例、积分和微分进展控制的调理器简称为PID Proportional - Integral - Differential 调理器nPID调理是延续系统中技术最成熟、运用最广泛的一种调理方式，其调理的本质是根据输入的偏向值，按比例、积分、微分的函数关系进展运算，其运算结果用于输出控制。n在实践运用中，根据详细情况，可以灵敏地改动PID的构造，取其一部分进展控制概述2nPID调理器的优点n 技术成熟 n 易被人们熟习和掌握 n 不需求建立数学模型 n 控制效果好概

2、述3nPID控制实现的控制方式n 模拟方式：用电子电路调理器，在调理器中，将被测信号与给定值比较，然后把比较出的差值经PID电路运算后送到执行机构，改动给进量，到达调理之目的。n 数字方式：用计算机进展PID运算，将计算结果转换成模拟量，输出去控制执行机构。n调理器设计问题-. n终端控制器设计问题-. 000DisturbanceControlux0Controlufxx准延续PID控制算法n模拟PID调理器准延续PID控制算法2 比例调理器 其中： 控制器的输出 比例系数 调理器输入偏向 控制量的基准0PuK euuPKe0ue(t)y00ttKP e(t)比例作用：迅速反响误差，但不能消

3、除稳态误差，过大容易引起不稳定u准延续PID控制算法3 比例积分调理器其中： 积分时间常数001dtPIuKee tuTe(t)y00tte(t)y00tty1=KP e(t)K1 KP e(t)y2积分作用：消除静差，但容易引起超调，甚至出现振荡ITuu准延续PID控制算法4 比例微分调理器其中： 微分时间常数0ddPDeuKeTutDT微分作用：减小超调，抑制振荡，提高稳定性，改善系统动态特性uu准延续PID控制算法5 比例积分微分调理器001dddtPDIeuKee tTuTte(t)y00tt KP e(t)KP K1 e(t)KP KD e(t)u准延续PID控制算法6n数字PID控

4、制算法n 用数值逼近的方法实现PID控制规律n 数值逼近的方法：用求和替代积分、用后向差分替代微分，使模拟PID离散化为差分方程n 两种方式：位置式、增量式准延续PID控制算法7 位置式PID控制算法0( )dktjoje t tTe1d ( )dkkeee ttT位置式控制算法提供执行机构的位置uk，需求累计ek100()kDkPkjkkjITTuKeeeeuTT准延续PID控制算法8 增量式PID控制算法1111200()kDkPkjkkjITTuKeeeeuTT1112(2)DkkkPkkkkkkITTuuuKeeeeeeTT100()kDkPkjkkjITTuKeeeeuTT增量式控制

5、算法提供执行机构的增量uk ，只需求坚持现时以前3个时辰的偏向值即可准延续PID控制算法9 位置式与增量式PID控制算法的比较准延续PID控制算法10 增量式算法不需做累加，计算误差和计算精度问题对控制量的计算影响较小；位置式算法要用到过去偏向的累加值，容易产生较大的累计误差。 控制从手动切换到自动时，位置式算法必需先将计算机的输出值置为原始值 u0 时，才干保证无冲击切换；增量式算法与原始值无关，易于实现手动到自动的无冲击切换。 在实践运用中，应根据被控对象的实践情况加以选择。普通以为，在以闸管或伺服电机作为执行器件，或对控制精度要求较高的系统中，该当采用位置式算法；而在以步进电机或多圈电位

6、器作执行器件的系统中，那么应采用增量式算法。 准延续PID控制算法11 位置式PID控制算法的程序设计 思绪： 将三项拆开，并运用递推进展编程 比例输出 积分输出 微分输出10()kkPkIjDkkjuK eKeKee( )PPkP kK e0( )(1)kIIjIkIjP kKeK eP k1( )()DDkkP kKee/,/IpIDpDKK T TKK TT( )( )wkyk准延续PID控制算法12 增量式PID控制算法的程序设计 初始化时，需首先置入调理参数d0，d1，d2和设定值w，并设置误差初值ei = ei1 = ei2 = 0 01122kkkkud ed ed e?对规范PID算法的改良n积分饱和作用及其抑制n 积分饱和：假设执行机构已到极限位置，依然不能消除偏向，由于积分的作用，虽然计算PID差分方