五章節(jié)數(shù)字PID控制算法之一ppt課件

1、第五章 數(shù)字PID控制算法之一內(nèi)容提要n概述n準(zhǔn)延續(xù)PID控制算法n對(duì)規(guī)范PID算法的改良nPID調(diào)理器的參數(shù)選擇n小結(jié)概述n按偏向的比例、積分和微分進(jìn)展控制的調(diào)理器簡(jiǎn)稱為PID Proportional - Integral - Differential 調(diào)理器nPID調(diào)理是延續(xù)系統(tǒng)中技術(shù)最成熟、運(yùn)用最廣泛的一種調(diào)理方式，其調(diào)理的本質(zhì)是根據(jù)輸入的偏向值，按比例、積分、微分的函數(shù)關(guān)系進(jìn)展運(yùn)算，其運(yùn)算結(jié)果用于輸出控制。n在實(shí)踐運(yùn)用中，根據(jù)詳細(xì)情況，可以靈敏地改動(dòng)PID的構(gòu)造，取其一部分進(jìn)展控制概述2nPID調(diào)理器的優(yōu)點(diǎn)n 技術(shù)成熟 n 易被人們熟習(xí)和掌握 n 不需求建立數(shù)學(xué)模型 n 控制效果好概

2、述3nPID控制實(shí)現(xiàn)的控制方式n 模擬方式：用電子電路調(diào)理器，在調(diào)理器中，將被測(cè)信號(hào)與給定值比較，然后把比較出的差值經(jīng)PID電路運(yùn)算后送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，改動(dòng)給進(jìn)量，到達(dá)調(diào)理之目的。n 數(shù)字方式：用計(jì)算機(jī)進(jìn)展PID運(yùn)算，將計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換成模擬量，輸出去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。n調(diào)理器設(shè)計(jì)問(wèn)題-. n終端控制器設(shè)計(jì)問(wèn)題-. 000DisturbanceControlux0Controlufxx準(zhǔn)延續(xù)PID控制算法n模擬PID調(diào)理器準(zhǔn)延續(xù)PID控制算法2 比例調(diào)理器 其中： 控制器的輸出 比例系數(shù) 調(diào)理器輸入偏向 控制量的基準(zhǔn)0PuK euuPKe0ue(t)y00ttKP e(t)比例作用：迅速反響誤差，但不能消

3、除穩(wěn)態(tài)誤差，過(guò)大容易引起不穩(wěn)定u準(zhǔn)延續(xù)PID控制算法3 比例積分調(diào)理器其中： 積分時(shí)間常數(shù)001dtPIuKee tuTe(t)y00tte(t)y00tty1=KP e(t)K1 KP e(t)y2積分作用：消除靜差，但容易引起超調(diào)，甚至出現(xiàn)振蕩ITuu準(zhǔn)延續(xù)PID控制算法4 比例微分調(diào)理器其中： 微分時(shí)間常數(shù)0ddPDeuKeTutDT微分作用：減小超調(diào)，抑制振蕩，提高穩(wěn)定性，改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性u(píng)u準(zhǔn)延續(xù)PID控制算法5 比例積分微分調(diào)理器001dddtPDIeuKee tTuTte(t)y00tt KP e(t)KP K1 e(t)KP KD e(t)u準(zhǔn)延續(xù)PID控制算法6n數(shù)字PID控

4、制算法n 用數(shù)值逼近的方法實(shí)現(xiàn)PID控制規(guī)律n 數(shù)值逼近的方法：用求和替代積分、用后向差分替代微分，使模擬PID離散化為差分方程n 兩種方式：位置式、增量式準(zhǔn)延續(xù)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執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置uk，需求累計(jì)ek100()kDkPkjkkjITTuKeeeeuTT準(zhǔn)延續(xù)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、算法提供執(zhí)行機(jī)構(gòu)的增量uk ，只需求堅(jiān)持現(xiàn)時(shí)以前3個(gè)時(shí)辰的偏向值即可準(zhǔn)延續(xù)PID控制算法9 位置式與增量式PID控制算法的比較準(zhǔn)延續(xù)PID控制算法10 增量式算法不需做累加，計(jì)算誤差和計(jì)算精度問(wèn)題對(duì)控制量的計(jì)算影響較??；位置式算法要用到過(guò)去偏向的累加值，容易產(chǎn)生較大的累計(jì)誤差。 控制從手動(dòng)切換到自動(dòng)時(shí)，位置式算法必需先將計(jì)算機(jī)的輸出值置為原始值 u0 時(shí)，才干保證無(wú)沖擊切換；增量式算法與原始值無(wú)關(guān)，易于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)到自動(dòng)的無(wú)沖擊切換。 在實(shí)踐運(yùn)用中，應(yīng)根據(jù)被控對(duì)象的實(shí)踐情況加以選擇。普通以為，在以閘管或伺服電機(jī)作為執(zhí)行器件，或?qū)刂凭纫筝^高的系統(tǒng)中，該當(dāng)采用位置式算法；而在以步進(jìn)電機(jī)或多圈電位

6、器作執(zhí)行器件的系統(tǒng)中，那么應(yīng)采用增量式算法。 準(zhǔn)延續(xù)PID控制算法11 位置式PID控制算法的程序設(shè)計(jì) 思緒： 將三項(xiàng)拆開(kāi)，并運(yùn)用遞推進(jìn)展編程 比例輸出 積分輸出 微分輸出10()kkPkIjDkkjuK eKeKee( )PPkP kK e0( )(1)kIIjIkIjP kKeK eP k1( )()DDkkP kKee/,/IpIDpDKK T TKK TT( )( )wkyk準(zhǔn)延續(xù)PID控制算法12 增量式PID控制算法的程序設(shè)計(jì) 初始化時(shí)，需首先置入調(diào)理參數(shù)d0，d1，d2和設(shè)定值w，并設(shè)置誤差初值ei = ei1 = ei2 = 0 01122kkkkud ed ed e?對(duì)規(guī)范PID算法的改良n積分飽和作用及其抑制n 積分飽和：假設(shè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)已到極限位置，依然不能消除偏向，由于積分的作用，雖然計(jì)算PID差分方