重庆大学微型计算机控制第3章第4次

1、 当运算结果小于计算机所能表示数的精度时，计算机当运算结果小于计算机所能表示数的精度时，计算机就作为就作为“零零”将此数丢掉。将此数丢掉。根据式（根据式（3-553-55），增量型），增量型PIDPID控制算式中的积分项输出为：控制算式中的积分项输出为：（3-623-62） ( )( )( )IIPITukK e kKe kT 当控制系统采样周期当控制系统采样周期T T 较小，积分时间较小，积分时间TI TI 较大，容较大，容易出现易出现 小于计算机所能表示数的精度而丢失，这小于计算机所能表示数的精度而丢失，这时，积分作用就消失了，称为时，积分作用就消失了，称为积分不灵敏区积分不灵敏区。这会造

2、成控。这会造成控制系统出现制系统出现残差残差。 ( )Iu k（3-553-55） ( )( )(1)( )(1)( )( )2 (1)(2)( )(1)( )( )2 (1)(2)DPIPIDu ku ku kTTKe ke ke ke ke ke kTTKe ke kK e kKe ke ke k 为了减小积分不灵敏区的为了减小积分不灵敏区的影响，可以采取以下措施：影响，可以采取以下措施：（1 1）增加增加A/DA/D转换位数转换位数，提高，提高运算精度。运算精度。（2 2）当积分项连续几次出现）当积分项连续几次出现小于输出精度小于输出精度的情况时，的情况时，不不要把它们作为要把它们作为“

3、零零”舍掉，舍掉，而而是累加起来，当累加值大于输是累加起来，当累加值大于输出精度时，输出控制量，再把出精度时，输出控制量，再把累加单元清零。即累加单元清零。即其程序流程如图其程序流程如图3-203-20所示。所示。1( )NIIiSu i图3-20 消除积分不灵敏区PID控制算法的程序流程图11( )( )1( )( )1010IPITu kKe ke ke kT 例例3-23-2 某温度控制系统采用某温度控制系统采用PIDPID控制，温度量程为控制，温度量程为0 012751275，A/DA/D转换器的分辨率为转换器的分辨率为8 8位，并采用位，并采用8 8位字长定点运位字长定点运算。已知算

4、。已知 ，试计算当温差达到多少，试计算当温差达到多少时，才会有积分作用？时，才会有积分作用？1,1 ,10PIKTs Ts255( )1275e kT 而而0 0至至12751275对应的对应的A/DA/D转换输出的数字量为转换输出的数字量为0 0255255，温差温差 对应的偏差数字为对应的偏差数字为 T 令上式大于令上式大于1010，解得，解得 。可见，只有当温差。可见，只有当温差大于大于5050时，才会有时，才会有 ，PIDPID控制器才有积分作用。控制器才有积分作用。 50TC( )1Iu k解：因为当计算机运算的解：因为当计算机运算的 时，计算机就作为时，计算机就作为“零零”将此数丢

5、掉，控制器就没有积分作用。将将此数丢掉，控制器就没有积分作用。将 代入式（代入式（3-623-62）计算得）计算得 1,1 ,10PIKTs Ts( )1Iu k微分作用的优点微分作用的优点：PIDPID控制中，微分环节能针对控制中，微分环节能针对偏差的变化偏差的变化趋势趋势，在偏差值变得太大之前，为系统中引入一个有效的，在偏差值变得太大之前，为系统中引入一个有效的早期早期修正信号修正信号，加快系统的动作速度，减小调节时间，扩大稳定域，加快系统的动作速度，减小调节时间，扩大稳定域，改善系统动态性能，近似地补偿被控对象的一个极点。一般不改善系统动态性能，近似地补偿被控对象的一个极点。一般不会轻易

6、去掉微分作用。会轻易去掉微分作用。 标准标准PIDPID控制中的微分环节对具有高频扰动的生产过程过控制中的微分环节对具有高频扰动的生产过程过于敏感，于敏感，很容易引起调节过程的振荡，导致调节品质下降很容易引起调节过程的振荡，导致调节品质下降。微分作用的缺点微分作用的缺点： 在微型计算机控制系统中，计算机输出在微型计算机控制系统中，计算机输出控制每个回路的时间很短暂，而驱动执行机构动作需要一定控制每个回路的时间很短暂，而驱动执行机构动作需要一定的时间，当被控量突然变化，此时偏差的变化率很大，微分的时间，当被控量突然变化，此时偏差的变化率很大，微分输出就很大，如果在输出就很大，如果在一个采样周期内

7、执行机构不能达到预期一个采样周期内执行机构不能达到预期的位置，输出将会失真的位置，输出将会失真，这就产生了所谓的微分失控（饱，这就产生了所谓的微分失控（饱和）。和）。 为了克服这些缺点，同时又要保留微分的作用，可以在标为了克服这些缺点，同时又要保留微分的作用，可以在标准准PIDPID控制器中微分环节的输出控制器中微分环节的输出串联一阶惯性环节串联一阶惯性环节，对，对PIDPID控制控制中的微分信号进行滤波，消除高频干扰，即组成了不完全微分中的微分信号进行滤波，消除高频干扰，即组成了不完全微分PIDPID控制器，以抑制高频干扰，显著改善其性能。控制器，以抑制高频干扰，显著改善其性能。 在模拟在模

8、拟PIDPID调节器中，由于受到硬件装置的限制，实际上也调节器中，由于受到硬件装置的限制，实际上也是用一阶惯性环节加微分作用代替理想微分的。这种方法称为是用一阶惯性环节加微分作用代替理想微分的。这种方法称为微分滤波微分滤波PIDPID控制算法控制算法，又称为，又称为不完全微分不完全微分PIDPID控制算法控制算法。一阶惯性环节一阶惯性环节Df(sDf(s) )的传递函数为：的传递函数为： (3-63) (3-63) ( )1( )1( )DffdutDsT su t则则 ( )( )( )DfDddutTututdt得：得：(3-64) (3-64) ( )( )( )DfDPDdutde t

9、TutK Tdtdt对上式离散化，可得对上式离散化，可得不完全微分不完全微分PIDPID位置式控制算法位置式控制算法： (3-65)(3-65)( )(1)(1)( )DDdukukuk式中：式中：( )(1)( )dPDffe ke kukK TTTTT不完全微分不完全微分PIDPID控制器的增量式控制算法为：控制器的增量式控制算法为： (3-66)(3-66)( )(1)(1)( )DDdukukuk 式中：式中：( )( )2 (1)(2)dDukKe ke ke k 在单位阶跃信号作用下，完全微分在单位阶跃信号作用下，完全微分PIDPID和不完全微分和不完全微分PIDPID的控制作用有

10、很大差异，如图的控制作用有很大差异，如图3-223-22所示。所示。图3-22 不完全微分与标准PID控制效果对比图（2 2）不完全微分数字）不完全微分数字PIDPID不但能抑制高频干扰，而且克服了不但能抑制高频干扰，而且克服了标准数字标准数字PIDPID控制器的上述缺点，微分作用在控制器的上述缺点，微分作用在第一个采样周第一个采样周期里的输出幅度小得多期里的输出幅度小得多。并且能。并且能在后续各个采样周期按照偏在后续各个采样周期按照偏差变化的趋势均匀地起作用差变化的趋势均匀地起作用，信号变化比较缓慢，故不易引，信号变化比较缓慢，故不易引起振荡，其延续时间的长短与起振荡，其延续时间的长短与KD

11、KD的选取有关，的选取有关，KDKD越大延续时越大延续时间越短，间越短，KDKD越小延续时间越长，一般越小延续时间越长，一般KDKD取取10103030左右。这样左右。这样既起到了微分的作用，又改善了系统的性能。既起到了微分的作用，又改善了系统的性能。（3 3）从改善系统动态性能的角度看，不完全微分）从改善系统动态性能的角度看，不完全微分PIDPID控制器控制器比完全微分比完全微分PIDPID控制器效果好，其程序流程图如图控制器效果好，其程序流程图如图3-233-23所示。所示。 （1 1）标准数字）标准数字PIDPID控制器中的微分作用只在控制器中的微分作用只在第一个采样周期第一个采样周期产

12、生一个幅度很大的输出信号产生一个幅度很大的输出信号，不能按照偏差变化的趋势在，不能按照偏差变化的趋势在整个调节过程中均匀地起作用，这样变化剧烈的信号，容易整个调节过程中均匀地起作用，这样变化剧烈的信号，容易引起系统振荡。引起系统振荡。 微分算法的另一种改进形式是微分先行微分算法的另一种改进形式是微分先行PIDPID控制方法，如控制方法，如图图3-243-24所示。所示。图3-24 微分先行PID控制原理框图 它由不完全微分它由不完全微分PIDPID控制器变换而来。与标准控制器变换而来。与标准PIDPID控制的控制的不同之处在于，它不同之处在于，它只对被测量只对被测量y(ty(t) )微分微分，

13、不对给定值微分不对给定值微分，这种先行微分控制可以这种先行微分控制可以减缓给定值频繁升降时给系统带来的减缓给定值频繁升降时给系统带来的冲击冲击，防止超调量过大，使系统不会因为调节阀动作剧烈而，防止超调量过大，使系统不会因为调节阀动作剧烈而产生振荡，明显地改善系统的动态性能。产生振荡，明显地改善系统的动态性能。 在某些微型计算机控制系统中，为了在某些微型计算机控制系统中，为了避免控制动作过避免控制动作过于频繁于频繁，以，以消除由于频繁动作所引起的振荡，消除由于频繁动作所引起的振荡，可以采用带可以采用带有死区的有死区的PIDPID控制系统，其原理框图如图控制系统，其原理框图如图3-253-25所示

14、。所示。图3-25 带有死区的PID控制系统原理图 由图由图3-253-25可见，所谓带死区的可见，所谓带死区的PIDPID，是在计算机中人为地，是在计算机中人为地设置一个不灵敏区设置一个不灵敏区，当偏差的绝对值，当偏差的绝对值 时，其控制时，其控制输出维持上次采样的输出；当输出维持上次采样的输出；当 时，则进行正常的时，则进行正常的PIDPID运算后输出。图运算后输出。图3-253-25中，死区的非线性表达式可写为：中，死区的非线性表达式可写为：( )e k( )e k(3-68) (3-68) ( ) ( )( )( )( )0 ( )( )( )e kr ky ke kp kr ky k

15、e k，当，当 式中，式中，是一个可调的参数，根据实际被控对象由实是一个可调的参数，根据实际被控对象由实验确定其具体数值，其值太小，使调节动作过于频繁，达验确定其具体数值，其值太小，使调节动作过于频繁，达不到稳定控制的目的，死区失去了意义；如果值取得太大，不到稳定控制的目的，死区失去了意义；如果值取得太大，则系统将产生很大的滞后，偏差也比较大。当则系统将产生很大的滞后，偏差也比较大。当=0=0时，即时，即为标准为标准PIDPID控制。控制。 该系统实际上是一个非线性的该系统实际上是一个非线性的PIDPID控制器，但其在概念控制器，但其在概念上与典型不灵敏区非线性控制系统不同。上与典型不灵敏区非

16、线性控制系统不同。 当当PIDPID控制器的结构和控制算法确定下来后，其控控制器的结构和控制算法确定下来后，其控制质量的好坏主要取决于制质量的好坏主要取决于参数的选择参数的选择是否恰当。对于模是否恰当。对于模拟拟PIDPID控制器来说，参数的整定是根据加工工艺对控制控制器来说，参数的整定是根据加工工艺对控制性能的要求，对系统的比例系数性能的要求，对系统的比例系数KPKP、积分时间常数、积分时间常数TITI和和微分时间常数微分时间常数TDTD进行选择和确定。而对数字进行选择和确定。而对数字PIDPID控制器控制器来说，除了整定来说，除了整定KPKP、TITI和和TDTD之外，还需确定系统的采样之

17、外，还需确定系统的采样周期周期T T。3.3.3 3.3.3 数字数字PIDPID控制器参数的选择控制器参数的选择 数字数字PIDPID控制与一般的采样控制有些不同，它是用计控制与一般的采样控制有些不同，它是用计算机对模拟算机对模拟PIDPID控制进行数字模拟的控制进行数字模拟的准连续过程控制准连续过程控制。这。这种控制方式要求相当短的采样周期，种控制方式要求相当短的采样周期，与系统时间常数相与系统时间常数相比要充分小比要充分小。采样周期。采样周期T T越小，数字模拟越精确，其控制越小，数字模拟越精确，其控制效果就越接近于连续控制系统。效果就越接近于连续控制系统。 影响采样周期影响采样周期T

18、T的选择的因素是多方面的，下面简要的选择的因素是多方面的，下面简要地讨论一下应如何选择合适的采样周期。地讨论一下应如何选择合适的采样周期。（1 1）选择采样周期的重要性）选择采样周期的重要性 香农采样定理给出了采样频率的下限，即采样频率应满足：香农采样定理给出了采样频率的下限，即采样频率应满足： 其中其中fsfs为采样频率，为采样频率，fmaxfmax为被采样连续信号的最高为被采样连续信号的最高频率分量。可得最大采样周期：频率分量。可得最大采样周期：（3-69） fs2fmax （3-70） maxmax12Tf（2 2）选择采样周期的原则）选择采样周期的原则香农采样定理香农采样定理 从对控制

19、品质的要求来看，似乎应使采样周期尽量小，这样从对控制品质的要求来看，似乎应使采样周期尽量小，这样在按连续系统在按连续系统PIDPID控制选择整定参数时，可得到较好的控制效果。控制选择整定参数时，可得到较好的控制效果。 对大多数算法，缩短采样周期可使控制回路性能改善，但对大多数算法，缩短采样周期可使控制回路性能改善，但采样周期缩短时，频繁的采样必然会对计算机的运行速度和存采样周期缩短时，频繁的采样必然会对计算机的运行速度和存储容量有较高的要求，会占用较多的计算工作时间，增加计算储容量有较高的要求，会占用较多的计算工作时间，增加计算机的计算负担。机的计算负担。 对有些变化缓慢的被控对象无需很高的采

20、样频率即可满意对有些变化缓慢的被控对象无需很高的采样频率即可满意地进行跟踪，过多的采样反而没有多少实际意义。地进行跟踪，过多的采样反而没有多少实际意义。 1 1）给定值的变化频率）给定值的变化频率 加到被控对象上的加到被控对象上的给定值变化频率越高，采样频率应越给定值变化频率越高，采样频率应越高，高，以使给定值的改变通过采样迅速得到反映，而不致在随以使给定值的改变通过采样迅速得到反映，而不致在随动控制中产生大的时延。动控制中产生大的时延。 2 2）被控对象的特性）被控对象的特性 考虑对象变化的缓急考虑对象变化的缓急，若对象是慢速的热工或化工对象，若对象是慢速的热工或化工对象时，时，T T一般取

21、得较大。在对象变化较快的场合，一般取得较大。在对象变化较快的场合，T T应取得较小。应取得较小。 考虑干扰的情况考虑干扰的情况，从系统抗干扰的性能要求来看，要求，从系统抗干扰的性能要求来看，要求采样周期短，使扰动能迅速得到校正。采样周期短，使扰动能迅速得到校正。 被控对象的被控对象的纯滞后纯滞后比较显著时，采样周期比较显著时，采样周期T T应取得与纯应取得与纯滞后时间滞后时间基本相等。基本相等。（3 3）选择采样周期应综合考虑的因素）选择采样周期应综合考虑的因素 3 3）使用的算式和执行机构的类型）使用的算式和执行机构的类型 采样周期太小，会使积分作用、微分作用不明显。同时，采样周期太小，会使

22、积分作用、微分作用不明显。同时，因受计算机计算精度的影响，当采样周期小到一定程度时，前因受计算机计算精度的影响，当采样周期小到一定程度时，前后两次采样的差别反映不出来，控制作用会因此而减弱。后两次采样的差别反映不出来，控制作用会因此而减弱。 执行机构的动作惯性大，采样周期的选择要与之适应，否执行机构的动作惯性大，采样周期的选择要与之适应，否则执行机构来不及反映数字控制器输出值的变化。则执行机构来不及反映数字控制器输出值的变化。 4 4）测量控制的回路数）测量控制的回路数 要求测量控制的回路较多时，相应的采样周期越长，要求测量控制的回路较多时，相应的采样周期越长，以使每个回路的控制算法都有足够的

23、时间来完成。控制的以使每个回路的控制算法都有足够的时间来完成。控制的回路数回路数n n与采样周期与采样周期T T有如下关系：有如下关系： 式中式中TjTj是第是第j j个回路控制程序的执行时间和输入输出时间。个回路控制程序的执行时间和输入输出时间。（3-71） 1njjTT 通过以上分析可知，采样周期通过以上分析可知，采样周期T T的选择受各方面因素的的选择受各方面因素的影响，有时甚至是相互矛盾的，因此，必须根据具体情况影响，有时甚至是相互矛盾的，因此，必须根据具体情况和和主要的要求主要的要求做出折中的选择。做出折中的选择。 下表中列出了常见被控量的采样周期下表中列出了常见被控量的采样周期T

24、T的经验数据，以的经验数据，以供参考。在具体选择采样周期供参考。在具体选择采样周期T T时，可参照下表所示的经验时，可参照下表所示的经验数据，再通过现场实验，最后确定合适的采样周期数据，再通过现场实验，最后确定合适的采样周期T T。 被控量被控量采样周期采样周期T T（s s）备注备注流量流量1 15 5优先选用（优先选用（1 12 2）s s压力压力3 31010优先选用（优先选用（6 68 8）s s液位液位6 68 8优先选用优先选用7s7s温度温度15152020或取纯滞后时间或取纯滞后时间成分成分15152020优先选用优先选用18s18s 1 1）原则要求）原则要求 被控过程是稳定

25、的，能迅速和准确地跟踪给定值的变化，被控过程是稳定的，能迅速和准确地跟踪给定值的变化，超调量小，在不同干扰下系统输出应能保持在给定值，控制超调量小，在不同干扰下系统输出应能保持在给定值，控制量不宜过大，在系统与环境参数发生变化时控制应保持稳定。量不宜过大，在系统与环境参数发生变化时控制应保持稳定。显然，要显然，要同时满足同时满足上述各项要求是上述各项要求是困难困难的，必须根据具体过的，必须根据具体过程的要求，程的要求，满足主要方面，并兼顾其它方面满足主要方面，并兼顾其它方面。 （1 1）数字）数字PIDPID参数的原则要求和整定方法参数的原则要求和整定方法 2 2）PIDPID参数整定方法参数

26、整定方法 PIDPID控制器的参数整定方法主要分两类：一是控制器的参数整定方法主要分两类：一是理论计算法理论计算法，需要知道被控对象的精确数学模型，这在工业控制中比较难需要知道被控对象的精确数学模型，这在工业控制中比较难做到。二是做到。二是工程整定法工程整定法，它由经典频率法简化而来，虽然较，它由经典频率法简化而来，虽然较为粗糙，但很实用，且不依赖于被控对象的数学模型，直接为粗糙，但很实用，且不依赖于被控对象的数学模型，直接在控制系统中进行现场整定，这种方法简单易行。在控制系统中进行现场整定，这种方法简单易行。 由于数字由于数字PIDPID控制系统的控制系统的采样周期采样周期T T一般远远小于

27、系统一般远远小于系统的时间常数的时间常数，是一种，是一种准连续控制准连续控制，因此，可以按模拟，因此，可以按模拟PIDPID控控制器参数整定的方法来选择数字制器参数整定的方法来选择数字PIDPID控制参数，并考虑采样控制参数，并考虑采样周期周期T T对整定参数的影响，对控制参数做适当的调整，然后对整定参数的影响，对控制参数做适当的调整，然后在控制实践中加以检验和修正。在控制实践中加以检验和修正。（2 2）常用的简易工程整定法）常用的简易工程整定法1 1）扩充临界比例度法）扩充临界比例度法 扩充临界比例度法是简易工程整定方法之一，它是基扩充临界比例度法是简易工程整定方法之一，它是基于模拟于模拟P

28、IDPID控制器的临界比例度法的一种数字控制器的临界比例度法的一种数字PIDPID控制器参控制器参数整定方法。比例度数整定方法。比例度 和比例系数和比例系数 KP KP 有如下关系：有如下关系：（3-72） 1PK 这种方法适用于有这种方法适用于有自平衡特性自平衡特性的被控对象，其整定步骤是：的被控对象，其整定步骤是： 选择一个足够短的采样周期，它一般应为被控对象的选择一个足够短的采样周期，它一般应为被控对象的纯滞后时间的纯滞后时间的1/101/10以下。以下。 用选定的采样周期使系统工作在用选定的采样周期使系统工作在纯比例控制纯比例控制方式下，即方式下，即去掉积分作用和微分作用，然后逐渐增大

29、比例度系数去掉积分作用和微分作用，然后逐渐增大比例度系数 K KP P ，直，直至系统对阶跃输入的响应达到至系统对阶跃输入的响应达到临界振荡状态临界振荡状态( (稳定边缘稳定边缘) )，记下，记下此时的临界比例系数此时的临界比例系数 K K 及系统的临界振荡周期及系统的临界振荡周期 T TK K 。如图。如图3-3-2626所示。所示。 选择控制度。控制度定义为数字控制系统误差平选择控制度。控制度定义为数字控制系统误差平方的积分与对应模拟控制系统误差平方的积分之比，即：方的积分与对应模拟控制系统误差平方的积分之比，即： 对于模拟控制系统，其误差平方积分可由记录仪上对于模拟控制系统，其误差平方积

30、分可由记录仪上的图形直接计算，对于数字控制系统则可以用计算机来的图形直接计算，对于数字控制系统则可以用计算机来计算。计算。控制度用来比较数字控制系统与模拟控制系统的控制度用来比较数字控制系统与模拟控制系统的控制效果。例如，控制效果。例如，当控制度为当控制度为1.051.05时，就认为数字控制时，就认为数字控制与模拟控制效果相当；当控制度为与模拟控制效果相当；当控制度为2 2时，数字控制比模时，数字控制比模拟控制的质量差一倍。拟控制的质量差一倍。 （3-73） 2020e ( )e ( )t dtt dt数字模拟控制度 根据选定的控制度，查表根据选定的控制度，查表3-23-2求得求得T T、KP

31、KP、TITI、TDTD的值。的值。控制度控制度控制规律控制规律T TK KP PT TI IT TD D1.051.05PIPI0.03T0.03Tk k0.530.53k k0.88T0.88Tk kPIDPID0.014T0.014Tk k 0.630.63k k0.49T0.49Tk k0.14T0.14Tk k1.21.2PIPI0.05T0.05Tk k0.490.49k k0.91T0.91Tk kPIDPID0.043T0.043Tk k0.470.47k k 0.47T0.47Tk k0.16T0.16Tk k1.51.5PIPI0.14T0.14Tk k0.420.42k

32、k 0.99T0.99Tk kPIDPID0.09T0.09Tk k0.340.34k k0.43T0.43Tk k0.20T0.20Tk k2.02.0PIPI0.22T0.22Tk k0.360.36k k1.05T1.05Tk kPIDPID0.16T0.16Tk k0.270.27k k0.40T0.40Tk k0.22T0.22Tk k表3-2 扩充临界比例度法PID参数整定 2 2）扩充响应曲线法）扩充响应曲线法 在模拟控制系统中，如果已知系统的动态特性曲线，可在模拟控制系统中，如果已知系统的动态特性曲线，可以用响应曲线法代替临界比例度法，在数字控制系统中同样以用响应曲线法代替临界

33、比例度法，在数字控制系统中同样可以用扩充响应曲线法代替扩充临界比例度法。这种方法适可以用扩充响应曲线法代替扩充临界比例度法。这种方法适用于用于多容量自平衡系统多容量自平衡系统，用扩充响应曲线法整定，用扩充响应曲线法整定 T T和和 K KP P、T TI I、T TD D 的步骤如下：的步骤如下： 断开数字控制器，使系统工作在手动操作状态下，断开数字控制器，使系统工作在手动操作状态下，将被控量调到给定值附近，使之稳定下来，此时，突然改变将被控量调到给定值附近，使之稳定下来，此时，突然改变给定值，给对象一个阶跃输入信号，如图给定值，给对象一个阶跃输入信号，如图3-273-27（a a）所示。）所

34、示。 用记录仪表记录被控量在阶跃输入下的整个变化过用记录仪表记录被控量在阶跃输入下的整个变化过程曲线，如图程曲线，如图3-273-27（b b）所示。）所示。 在曲线最大斜率处作切线，求得滞后时间在曲线最大斜率处作切线，求得滞后时间，被控，被控对象时间常数对象时间常数 TT 以及它们的比值以及它们的比值 T/T/。 由求得的由求得的、TT及及 T/T/ 查表查表3-33-3，即可求得数，即可求得数字字PIDPID控制器的有关参数控制器的有关参数 KPKP、TITI、TDTD及采样周期及采样周期T T。 图3-27 扩充响应曲线法中对象的阶跃响应特性控制度控制度控制规律控制规律T TK KP P

35、T TI IT TD D1.051.05PIPI0.10.10.84T0.84T/3.43.4PIDPID0.050.051.15T1.15T/2.02.00.450.451.21.2PIPI0.20.20.78T0.78T/3.63.6PIDPID0.160.161.0T1.0T/1.91.90.550.551.51.5PIPI0.50.50.68T0.68T/3.93.9PIDPID0.340.340.85T0.85T/1.621.620.650.652.02.0PIPI0.80.80.57T0.57T/4.24.2PIDPID0.60.60.6T0.6T/1.51.50.820.82表3

36、-3 扩充响应曲线法PID参数整定表 以上两种方法特别适用于被控对象是一阶滞后惯性环以上两种方法特别适用于被控对象是一阶滞后惯性环节，如果对象为其它特性，可以采用其它方法来整定。节，如果对象为其它特性，可以采用其它方法来整定。3 3）归一参数整定法）归一参数整定法 除了上面介绍的扩充临界比例度法之外，除了上面介绍的扩充临界比例度法之外，Roberts P.D.Roberts P.D.在在19741974年提出了一种简化扩充临界比例度整定法，由于该年提出了一种简化扩充临界比例度整定法，由于该方法只需整定一个参数，故称其为归一参数整定法。根据方法只需整定一个参数，故称其为归一参数整定法。根据大量的

37、经验和研究表明，一个动态性能好的系统，有关参大量的经验和研究表明，一个动态性能好的系统，有关参数可这样选取：数可这样选取：式中式中 T Tk k 为纯比例控制时的临界振荡周期为纯比例控制时的临界振荡周期，将上式代入增，将上式代入增量式数字量式数字PIDPID控制算式，则增量型控制算式，则增量型PIDPID控制的公式简化为控制的公式简化为 0.1, 0.5, 0.125KIKDKTTTTTT（3-74） ( )2.45 ( )3.5 (1) 1.25 (2)Pu kKe ke ke k 这样，对这样，对4 4个参数的整定简化为对个参数的整定简化为对1 1个参数个参数KPKP的整定，使的整定，使问题得到简化。通过改变问题得到简化。通过改变K KP P的值，观察控制效果，直到满意的值，观察控制效果，直到满意为止。为止。4 4）PIDPID参数的试凑法整定参数的试凑法整定 试凑法是通过仿真或实际运行，观察系统对典型输入试凑法是通过仿真或实际运行，观察系统对典型输入作用的响应曲线，然后根据各控制参数对系统的影响，反作用的响应曲线，然后根据各控制参数对系统的影响，反复调节试凑，直到达到满意的响应，从而确定复调节试凑，直到达到满意的响应，从而确定PIDPID各参数。各参数。 由前面的分析可知：由前面的分析可知： 增大比例系数增大比例系数K KP P