數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)

1、第九章第九章 數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)黃福珍黃福珍H本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法 基本的數(shù)字基本的數(shù)字PID算法、數(shù)字算法、數(shù)字PID算法的改算法的改進(jìn)、數(shù)字進(jìn)、數(shù)字PID算法的參數(shù)整定算法的參數(shù)整定 數(shù)字串級(jí)控制器的設(shè)計(jì)數(shù)字串級(jí)控制器的設(shè)計(jì) 數(shù)字前饋控制器的設(shè)計(jì)數(shù)字前饋控制器的設(shè)計(jì)9.1 數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法 常用的控制算法常用的控制算法 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)9.1.1 常用的控制算法常用的控制算法 順序控制和程序控制順序控制和程序控制 數(shù)字?jǐn)?shù)字PID控制控

2、制 直接數(shù)字控制直接數(shù)字控制 模型預(yù)測控制模型預(yù)測控制 最優(yōu)控制最優(yōu)控制 自適應(yīng)控制自適應(yīng)控制 智能控制智能控制 9.1.2 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 基本思想：基本思想： 把整個(gè)控制系統(tǒng)看成是模擬系統(tǒng)，利用模擬系統(tǒng)的理把整個(gè)控制系統(tǒng)看成是模擬系統(tǒng)，利用模擬系統(tǒng)的理論和方法進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，得到模擬控制器后再通過論和方法進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，得到模擬控制器后再通過某種近似，將模擬控制器離散化為數(shù)字控制器，并由某種近似，將模擬控制器離散化為數(shù)字控制器，并由計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。r(t)y(t)TD(z)e(t)e(k)Tu(k)H0(s)u(t)G(s)D(s)9.1.2 數(shù)字

3、控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟： 按照對數(shù)頻率特性法、根軌跡法等連續(xù)系統(tǒng)的校正方按照對數(shù)頻率特性法、根軌跡法等連續(xù)系統(tǒng)的校正方法，設(shè)計(jì)假想的模擬控制器法，設(shè)計(jì)假想的模擬控制器D(s) 選擇合適的采樣周期選擇合適的采樣周期T，把，把D(s)離散化，得到離散化，得到D(z) 把把D(z)變換成差分方程的形式，并編程實(shí)現(xiàn)變換成差分方程的形式，并編程實(shí)現(xiàn) 檢驗(yàn)系統(tǒng)的閉環(huán)特性是否滿足設(shè)計(jì)要求檢驗(yàn)系統(tǒng)的閉環(huán)特性是否滿足設(shè)計(jì)要求 現(xiàn)場調(diào)試現(xiàn)場調(diào)試9.1.2 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)假想連續(xù)控制器：設(shè)計(jì)假想連續(xù)控制器： 原則上可采用連續(xù)控制系統(tǒng)中各種設(shè)計(jì)

4、方法：工程上原則上可采用連續(xù)控制系統(tǒng)中各種設(shè)計(jì)方法：工程上常采用已知結(jié)構(gòu)的常采用已知結(jié)構(gòu)的PID 控制算法控制算法 零階保持器的處理方法：零階保持器的處理方法： * 采樣周期足夠小時(shí)，可忽略保持器采樣周期足夠小時(shí)，可忽略保持器 * W 變換設(shè)計(jì)法：利用下面公式離散化后再進(jìn)行變換設(shè)計(jì)法：利用下面公式離散化后再進(jìn)行W變換，按變換，按G(w)進(jìn)行連續(xù)化設(shè)計(jì)進(jìn)行連續(xù)化設(shè)計(jì)1( )( )(1)G sG zzsZ Z1/21/2( )( )TzTGG z9.1.2 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 連續(xù)控制器的離散化：連續(xù)控制器的離散化： 向后差分法：向后差分法： 雙線性變換法：雙線性變換法：

5、 零極點(diǎn)匹配法：零極點(diǎn)匹配法：112 11( )( )zsTzD zD s11( )( )zsTD zD s1212()()()( )()()()smnK szszszD sspspsp1212(1)()()()(1)( )()()()mnz Tz Tz Tn mzp Tp Tp TKzezezezD zzezeze9.1.2 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì) 離散算法的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)：離散算法的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)： 設(shè)計(jì)性能校驗(yàn)：設(shè)計(jì)性能校驗(yàn)：常采用數(shù)字仿真方法驗(yàn)證常采用數(shù)字仿真方法驗(yàn)證10111( )( )( )1mmnnU zbb zb zD zE za za z1212101( )()

6、 ( )() ( )nnmmU za za za zU zbb zb zE z 12( )(1)(2)()nu ka u ka u ka u kn 01( )(1)()mb e kbe kb e km9.1.3 數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì) 基本思想：基本思想：把計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)看作離散控制系統(tǒng)，從被控對把計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)看作離散控制系統(tǒng)，從被控對象的特性出發(fā)，直接根據(jù)采樣系統(tǒng)理論，利用象的特性出發(fā)，直接根據(jù)采樣系統(tǒng)理論，利用Z變換等工具進(jìn)行分變換等工具進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，得到其控制規(guī)律，并用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)析和設(shè)計(jì)，得到其控制規(guī)律，并用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。r(t)y(t)TD(z)E(z)TU(z

7、)H0(s)Y(z)Gp(s)(z)G(z)( )( ) ( )( )( )1( ) ( )Y zD z G zzR zD z G z( )1( )1( )( )1( ) ( )eE zzzR zD z G z ( )( )( )( ) 1( )( )( )ezzD zG zzG zz9.1.3 數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟： 求出廣義被控對象的脈沖傳遞函數(shù)求出廣義被控對象的脈沖傳遞函數(shù)G(z) 根據(jù)系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求和其他約束條件，確定閉環(huán)根據(jù)系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求和其他約束條件，確定閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)系統(tǒng)的脈沖傳遞函數(shù)(z) 求出數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)

8、求出數(shù)字控制器的脈沖傳遞函數(shù)D(z) 把根據(jù)把根據(jù)D(z)求出差分方程，編寫控制程序求出差分方程，編寫控制程序 把與硬件連接，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試把與硬件連接，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試9.1.3 數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的離散化設(shè)計(jì) 兩種設(shè)計(jì)方法比較：兩種設(shè)計(jì)方法比較： 分類分類模擬化設(shè)計(jì)方法模擬化設(shè)計(jì)方法離散化設(shè)計(jì)方法離散化設(shè)計(jì)方法系統(tǒng)分析工具系統(tǒng)分析工具Laplace變換變換Z變換變換動(dòng)態(tài)行為描述動(dòng)態(tài)行為描述微分方程微分方程差分方程差分方程輸入輸出模型輸入輸出模型傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)脈沖傳遞函數(shù)脈沖傳遞函數(shù)分析平面分析平面S平面平面Z平面平面9.2 基本的數(shù)字基本的數(shù)字PID算法算法 PID算法的優(yōu)點(diǎn)算法

9、的優(yōu)點(diǎn) 連續(xù)連續(xù)PID算法算法 PID算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn)算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn) 數(shù)字?jǐn)?shù)字PID調(diào)節(jié)中的幾個(gè)實(shí)際問題調(diào)節(jié)中的幾個(gè)實(shí)際問題9.2.1 PID算法的優(yōu)點(diǎn)算法的優(yōu)點(diǎn) 算法簡單，易于掌握算法簡單，易于掌握 適應(yīng)性好，魯棒性強(qiáng)適應(yīng)性好，魯棒性強(qiáng) 不需要建立被控對象的數(shù)學(xué)模型不需要建立被控對象的數(shù)學(xué)模型 P、I、D三個(gè)參數(shù)的優(yōu)化配置，兼顧了動(dòng)態(tài)過三個(gè)參數(shù)的優(yōu)化配置，兼顧了動(dòng)態(tài)過程的現(xiàn)在、過去與將來的信息，使動(dòng)態(tài)過程快程的現(xiàn)在、過去與將來的信息，使動(dòng)態(tài)過程快速、平穩(wěn)和準(zhǔn)確速、平穩(wěn)和準(zhǔn)確9.2.2 連續(xù)連續(xù)PID算法算法 基本結(jié)構(gòu)：基本結(jié)構(gòu)： 控制規(guī)律：控制規(guī)律：pd00i1d ( )( )( )( )dt

10、e tu tKe te t dtTuTt9.2.2 連續(xù)連續(xù)PID算法算法 比例積分微分的作用：比例積分微分的作用： 比例：比例：迅速反應(yīng)誤差，減小誤差，但迅速反應(yīng)誤差，減小誤差，但不能消除靜態(tài)誤差，比例作用太強(qiáng)會(huì)引不能消除靜態(tài)誤差，比例作用太強(qiáng)會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定起系統(tǒng)的不穩(wěn)定 積分：積分：積累誤差，最終消除誤差，積積累誤差，最終消除誤差，積分作用太強(qiáng)會(huì)使系統(tǒng)超調(diào)增大，動(dòng)態(tài)響分作用太強(qiáng)會(huì)使系統(tǒng)超調(diào)增大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)變遲緩應(yīng)變遲緩 比例：比例：超前控制，克服系統(tǒng)慣性，加超前控制，克服系統(tǒng)慣性，加快動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，減小超調(diào)量，提高穩(wěn)快動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，減小超調(diào)量，提高穩(wěn)定性，微分作用太強(qiáng)易引起輸出失真定性，

11、微分作用太強(qiáng)易引起輸出失真e(t)y00tt KP e(t)KP K1 e(t)KP KD e(t)9.2.3 PID算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn)算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn) 基本思想：基本思想：當(dāng)當(dāng)采樣周期足夠小時(shí)，在模擬調(diào)節(jié)器的基采樣周期足夠小時(shí)，在模擬調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，通過數(shù)值逼近的方法，用求和代替積分、用后礎(chǔ)上，通過數(shù)值逼近的方法，用求和代替積分、用后向差分代替微分，使模擬向差分代替微分，使模擬PID離散離散化變?yōu)椴罘址匠獭；優(yōu)椴罘址匠獭?0( )( )ktie t dtTe i( )( )(1)de te ke kdtT( )( )e te k( )( )u tu k9.2.3 PID算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn)算法的數(shù)字實(shí)

12、現(xiàn) 位置式位置式PID算式：算式：00( )(1)( )( )( )kpdiiTe ke ku kKe ke iTuTT00( )( )( )( )(1)kpidiu kK e kKe iKe ke ku位置式控制算法提供執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置位置式控制算法提供執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置uk，需要累計(jì)，需要累計(jì)ek9.2.3 PID算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn)算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn) 增量式增量式PID算式：算式： 其中其中012( )( )(1)(2)u kq e kq e kq e k( )(1)( )u ku ku k 0122(1),(1),dddpppiTTTTqKqKqKTTTT 增量式控制算法提供執(zhí)行機(jī)構(gòu)的增量增量式控制算

13、法提供執(zhí)行機(jī)構(gòu)的增量uk ，只需要保持，只需要保持現(xiàn)時(shí)以前現(xiàn)時(shí)以前3個(gè)時(shí)刻的偏差值即可個(gè)時(shí)刻的偏差值即可9.2.3 PID算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn)算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn) 位置式和增量式位置式和增量式PID算式的比較：算式的比較：（a）位置型）位置型（b） 增量型增量型9.2.3 PID算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn)算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn) 位置式和增量式位置式和增量式PID算式的比較：算式的比較： 增量式算法不需做累加，計(jì)算誤差和計(jì)算精度問題對增量式算法不需做累加，計(jì)算誤差和計(jì)算精度問題對控制量的計(jì)算影響較??；位置式算法要用到過去偏差的控制量的計(jì)算影響較??；位置式算法要用到過去偏差的累加值，容易產(chǎn)生較大的累計(jì)誤差累加值，容易產(chǎn)生較大的累

14、計(jì)誤差 控制從手動(dòng)切換到自動(dòng)時(shí)，位置式算法必須先將計(jì)算控制從手動(dòng)切換到自動(dòng)時(shí)，位置式算法必須先將計(jì)算機(jī)的輸出值置為原始值時(shí)，才能保證無擾切換；增量式機(jī)的輸出值置為原始值時(shí)，才能保證無擾切換；增量式算法與原始值無關(guān)，易于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)到自動(dòng)的無擾切換算法與原始值無關(guān)，易于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)到自動(dòng)的無擾切換 9.2.3 PID算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn)算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn) 位置式和增量式位置式和增量式PID算式的比較：算式的比較： 位置式算法以全量輸出，誤動(dòng)作影響大；增量式算法位置式算法以全量輸出，誤動(dòng)作影響大；增量式算法以增量輸出，僅影響本次輸出，誤動(dòng)作影響小，且不會(huì)以增量輸出，僅影響本次輸出，誤動(dòng)作影響小，且不會(huì)產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)

15、象產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象 在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)被控對象的實(shí)際情況加以選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)被控對象的實(shí)際情況加以選擇。一般認(rèn)為，在以閘管或伺服電機(jī)作為執(zhí)行器件，或?qū)匾话阏J(rèn)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，應(yīng)采用位置式算法；而在以制精度要求較高的系統(tǒng)中，應(yīng)采用位置式算法；而在以步進(jìn)電機(jī)或多圍電位器做執(zhí)行器件的系統(tǒng)中，應(yīng)采用增步進(jìn)電機(jī)或多圍電位器做執(zhí)行器件的系統(tǒng)中，應(yīng)采用增量式算法量式算法9.2.3 PID算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn)算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn) 位置式位置式PID算法的程序設(shè)計(jì)：算法的程序設(shè)計(jì)： 思路：思路： 將三項(xiàng)拆開，將三項(xiàng)拆開， 并應(yīng)用遞推進(jìn)行編程并應(yīng)用遞推進(jìn)行編程比例

16、輸出比例輸出積分輸出積分輸出微分輸出微分輸出 10()kkPkijdkkjuK eKeKee( )PPkP kK e0( )(1)kIijikIjP kKeK eP k1( )()DdkkPkKee9.2.3 PID算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn)算法的數(shù)字實(shí)現(xiàn) 增量式增量式PID算法的程序設(shè)計(jì)：算法的程序設(shè)計(jì)： 思路：思路： 對三項(xiàng)求和對三項(xiàng)求和 初始化時(shí)，需首先置入初始化時(shí)，需首先置入 調(diào)節(jié)參數(shù)調(diào)節(jié)參數(shù)d0，d1，d2和和 設(shè)定值設(shè)定值w，并設(shè)置誤差，并設(shè)置誤差 初值初值 ei = ei1 = ei2 = 0 01122kkkkud ed ed e9.2.4 數(shù)字?jǐn)?shù)字PID算法的幾個(gè)實(shí)際問題算法的幾個(gè)實(shí)際問

17、題 正、反作用問題：正、反作用問題： 概念：概念：控制器有正作用和反作用兩種，當(dāng)被控過程的輸入量增控制器有正作用和反作用兩種，當(dāng)被控過程的輸入量增加（減?。r(shí)，其輸出量也增加（減小），就稱被控過程為正作用，加（減?。r(shí)，其輸出量也增加（減?。?，就稱被控過程為正作用，反之為反作用反之為反作用 處理方法：處理方法： * 改變偏差公式：正作用時(shí)，改變偏差公式：正作用時(shí)，E(k) = M(k) - R(k)；反作用時(shí)，；反作用時(shí)， E(k) = R(k) - M(k) * 反作用時(shí)計(jì)算結(jié)果求補(bǔ)：計(jì)算公式不變，只是在反作用時(shí)，完反作用時(shí)計(jì)算結(jié)果求補(bǔ)：計(jì)算公式不變，只是在反作用時(shí)，完成成PID運(yùn)算之后，先

18、將結(jié)果求補(bǔ)，再送到運(yùn)算之后，先將結(jié)果求補(bǔ)，再送到D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換輸出轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換輸出 9.2.4 數(shù)字?jǐn)?shù)字PID算法的幾個(gè)實(shí)際問題算法的幾個(gè)實(shí)際問題 飽和作用的抑制：飽和作用的抑制： 積分飽和：積分飽和：如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)已到極限位置，如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)已到極限位置，仍然不能消除偏差，由于積分的作用，盡仍然不能消除偏差，由于積分的作用，盡管計(jì)算管計(jì)算PID差分方程式所得的運(yùn)算結(jié)果繼續(xù)差分方程式所得的運(yùn)算結(jié)果繼續(xù)增大或減小，但執(zhí)行結(jié)構(gòu)增大或減小，但執(zhí)行結(jié)構(gòu)已無相應(yīng)的動(dòng)作，已無相應(yīng)的動(dòng)作，控制信號(hào)則進(jìn)入深度飽和區(qū)?？刂菩盘?hào)則進(jìn)入深度飽和區(qū)。 影響：影響：飽和引起輸出超調(diào)，甚至產(chǎn)生震飽和引起輸出超調(diào)，甚至產(chǎn)生震蕩

19、，使系統(tǒng)不穩(wěn)定。蕩，使系統(tǒng)不穩(wěn)定。 改進(jìn)方法：改進(jìn)方法：遇限削弱積分法、有效偏差遇限削弱積分法、有效偏差法、積分分離法法、積分分離法9.2.4 數(shù)字?jǐn)?shù)字PID算法的幾個(gè)實(shí)際問題算法的幾個(gè)實(shí)際問題 飽和作用的抑制：飽和作用的抑制： 遇限削弱積分法：遇限削弱積分法：一旦控制量進(jìn)入飽和區(qū)，則停止一旦控制量進(jìn)入飽和區(qū)，則停止進(jìn)行增大積分的運(yùn)算。進(jìn)行增大積分的運(yùn)算。9.2.4 數(shù)字?jǐn)?shù)字PID算法的幾個(gè)實(shí)際問題算法的幾個(gè)實(shí)際問題 飽和作用的抑制：飽和作用的抑制： 有效偏差法：有效偏差法：當(dāng)算出的控制量超出限制范圍時(shí)，當(dāng)算出的控制量超出限制范圍時(shí)，將將相應(yīng)的這一控制量的偏差值作為有效偏差值進(jìn)行積分，相應(yīng)的這

20、一控制量的偏差值作為有效偏差值進(jìn)行積分，而不是將實(shí)際偏差值進(jìn)行積分，即：而不是將實(shí)際偏差值進(jìn)行積分，即： 若實(shí)際控制量若實(shí)際控制量 或或 umin，則有效偏差可由下式，則有效偏差可由下式計(jì)算：計(jì)算：00( )( )( )( )(1)kpidiu kK e kKe iKe ke kumaxuu100( )( )(1)( )kidipidu kKe iK e kue kKKK9.2.4 數(shù)字?jǐn)?shù)字PID算法的幾個(gè)實(shí)際問題算法的幾個(gè)實(shí)際問題 比例及微分飽和作用：比例及微分飽和作用： 對于增量式對于增量式PID算法算法，由于執(zhí)行機(jī)，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身是存儲(chǔ)元件，在算法中沒有積構(gòu)本身是存儲(chǔ)元件，在算法中沒有

21、積分累積，所以不容易產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)分累積，所以不容易產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，但可能出現(xiàn)比例和微分飽和現(xiàn)象，象，但可能出現(xiàn)比例和微分飽和現(xiàn)象，其表現(xiàn)形式不是超調(diào)，而是減慢動(dòng)態(tài)其表現(xiàn)形式不是超調(diào)，而是減慢動(dòng)態(tài)過程過程 改進(jìn)方法：改進(jìn)方法：積累補(bǔ)償法、不完全微積累補(bǔ)償法、不完全微分法分法9.2.4 數(shù)字?jǐn)?shù)字PID算法的幾個(gè)實(shí)際問題算法的幾個(gè)實(shí)際問題 比例及微分飽和作用：比例及微分飽和作用： 積累補(bǔ)償法：積累補(bǔ)償法：將那些因飽將那些因飽和而未能執(zhí)行的增量信息積和而未能執(zhí)行的增量信息積累起來，一旦可能時(shí)，再補(bǔ)累起來，一旦可能時(shí)，再補(bǔ)充執(zhí)行充執(zhí)行9.2.4 數(shù)字?jǐn)?shù)字PID算法的幾個(gè)實(shí)際問題算法的幾個(gè)實(shí)際問題 限

22、位問題：限位問題： 在某些自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，往往不希望在某些自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，往往不希望調(diào)節(jié)閥全開或全關(guān)，而是有一個(gè)上限位和下限位，即要調(diào)節(jié)閥全開或全關(guān)，而是有一個(gè)上限位和下限位，即要求調(diào)節(jié)器的輸出限制在一個(gè)范圍內(nèi)：求調(diào)節(jié)器的輸出限制在一個(gè)范圍內(nèi)： ，這，這就是限位問題。就是限位問題。 為此，在為此，在PID輸出程序中要進(jìn)行上、下限比較，為了輸出程序中要進(jìn)行上、下限比較，為了提高調(diào)節(jié)品質(zhì)，當(dāng)提高調(diào)節(jié)品質(zhì)，當(dāng)程序判斷輸出為程序判斷輸出為umin或或 umax時(shí)，可按時(shí)，可按有限偏差法重新求出有限偏差法重新求出u(k)值。值。 minmaxuuu9.2.4 數(shù)字?jǐn)?shù)字PID算

23、法的幾個(gè)實(shí)際問題算法的幾個(gè)實(shí)際問題 手動(dòng)手動(dòng)/自動(dòng)跟蹤：自動(dòng)跟蹤： 在自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，為了增加運(yùn)行的可靠性和操作的在自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，為了增加運(yùn)行的可靠性和操作的靈活性，往往要求調(diào)節(jié)器在正常和非常狀態(tài)下能方便地靈活性，往往要求調(diào)節(jié)器在正常和非常狀態(tài)下能方便地進(jìn)行由進(jìn)行由“手動(dòng)手動(dòng)”到到“自動(dòng)自動(dòng)”或由或由“自動(dòng)自動(dòng)”到到“手動(dòng)手動(dòng)”的的切換，而且要求在切換過程中，不會(huì)對系統(tǒng)的工況產(chǎn)生切換，而且要求在切換過程中，不會(huì)對系統(tǒng)的工況產(chǎn)生擾動(dòng)，即無擾動(dòng)切換。擾動(dòng)，即無擾動(dòng)切換。 通常，在自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入之前，總是先進(jìn)行手動(dòng)操通常，在自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入之前，總是先進(jìn)行手動(dòng)操作，然后再切換為自動(dòng)操作。當(dāng)調(diào)節(jié)器

24、發(fā)生故障或停用作，然后再切換為自動(dòng)操作。當(dāng)調(diào)節(jié)器發(fā)生故障或停用檢修時(shí)，系統(tǒng)則由自動(dòng)操作切換為手動(dòng)操作。檢修時(shí)，系統(tǒng)則由自動(dòng)操作切換為手動(dòng)操作。 9.2.4 數(shù)字?jǐn)?shù)字PID算法的幾個(gè)實(shí)際問題算法的幾個(gè)實(shí)際問題 手動(dòng)手動(dòng)/自動(dòng)跟蹤：自動(dòng)跟蹤： 在手動(dòng)切換到自動(dòng)時(shí)，必須能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)跟蹤，即由在手動(dòng)切換到自動(dòng)時(shí)，必須能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)跟蹤，即由手動(dòng)到自動(dòng)切換時(shí)刻手動(dòng)到自動(dòng)切換時(shí)刻，PID的輸出的輸出等于手動(dòng)時(shí)的閥位值，等于手動(dòng)時(shí)的閥位值，然后在此基礎(chǔ)上，按采樣周期進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)然后在此基礎(chǔ)上，按采樣周期進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié) 當(dāng)系統(tǒng)由自動(dòng)切換到手動(dòng)時(shí)，將手動(dòng)的輸出通過一定當(dāng)系統(tǒng)由自動(dòng)切換到手動(dòng)時(shí)，將手動(dòng)的輸出通過一定連

25、接等于自動(dòng)控制器的輸出，能夠完成這一功能的設(shè)備，連接等于自動(dòng)控制器的輸出，能夠完成這一功能的設(shè)備，稱為手動(dòng)后援。稱為手動(dòng)后援。 9.3 數(shù)字?jǐn)?shù)字PID算法的改進(jìn)算法的改進(jìn) 不完全微分的不完全微分的PID算法算法 積分分離的積分分離的PID算法算法 變速積分的變速積分的PID算法算法 帶死區(qū)的帶死區(qū)的PID算法算法9.3.1 不完全微分的不完全微分的PID算法算法 存在的問題：存在的問題： 當(dāng)有階躍信號(hào)輸入時(shí)，微分項(xiàng)急劇增加，容易出現(xiàn)比當(dāng)有階躍信號(hào)輸入時(shí)，微分項(xiàng)急劇增加，容易出現(xiàn)比例和微分飽和現(xiàn)象例和微分飽和現(xiàn)象 基本思想：基本思想： 加入慣性環(huán)節(jié)客服完全微分的缺點(diǎn)，即加入慣性環(huán)節(jié)客服完全微分的

26、缺點(diǎn)，即將過大的控制將過大的控制輸出分幾次執(zhí)行，以避免出現(xiàn)飽和現(xiàn)象輸出分幾次執(zhí)行，以避免出現(xiàn)飽和現(xiàn)象9.3.1 不完全微分的不完全微分的PID算法算法 結(jié)構(gòu)圖：結(jié)構(gòu)圖：11)(sTsGf)()1 () 1()(kukukuffTTT)(ku為位置型標(biāo)準(zhǔn)PID算式 9.3.1 不完全微分的不完全微分的PID算法算法 完全微分與不完全微分的特性差異：完全微分與不完全微分的特性差異：9.3.2 積分分離的積分分離的PID算法算法 存在的問題：存在的問題： 偏差較大時(shí)，積分的滯后作用會(huì)影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度，偏差較大時(shí)，積分的滯后作用會(huì)影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度，引起較大的超調(diào)和加長過渡時(shí)間，尤其對于變化緩慢引起

27、較大的超調(diào)和加長過渡時(shí)間，尤其對于變化緩慢的系統(tǒng)，更加劇了振蕩時(shí)間的系統(tǒng)，更加劇了振蕩時(shí)間 基本思想：基本思想： 當(dāng)被控量和給定值偏差大時(shí)，取消積分控制，以免超當(dāng)被控量和給定值偏差大時(shí)，取消積分控制，以免超調(diào)量過大；當(dāng)被控量和給定值接近時(shí)，積分控制投入，調(diào)量過大；當(dāng)被控量和給定值接近時(shí)，積分控制投入，消除靜差。消除靜差。9.3.2 積分分離的積分分離的PID算法算法 算法表示：算法表示：)1()()()()(0kekeTTjeTTKkeKkukjdifp)( 0)( 1kekeKf一般PID積分分離PID開始引入積分作用Y(t)t0P9.3.3 變速積分的變速積分的PID算法算法 存在的問題：

28、存在的問題： 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)PID算法中算法中KI為常數(shù)，即在整個(gè)調(diào)節(jié)過程中積分增益不變，為常數(shù)，即在整個(gè)調(diào)節(jié)過程中積分增益不變， KI太大會(huì)產(chǎn)生超調(diào)甚至出現(xiàn)積分飽和，太小又遲遲不能消除靜差，太大會(huì)產(chǎn)生超調(diào)甚至出現(xiàn)積分飽和，太小又遲遲不能消除靜差，而系統(tǒng)對積分項(xiàng)的要求是：偏差大時(shí)積分作用減弱甚至全無，偏而系統(tǒng)對積分項(xiàng)的要求是：偏差大時(shí)積分作用減弱甚至全無，偏差小時(shí)則應(yīng)加強(qiáng)積分作用差小時(shí)則應(yīng)加強(qiáng)積分作用 基本思想：基本思想： 設(shè)法改變積分項(xiàng)的累加速度，使其與偏差的大小相對應(yīng)。設(shè)法改變積分項(xiàng)的累加速度，使其與偏差的大小相對應(yīng)。偏差偏差大時(shí)，積分累加速度慢，積分作用弱；反之，偏差小時(shí)，使積分大時(shí)，積分累加

29、速度慢，積分作用弱；反之，偏差小時(shí)，使積分累加速度加快，積分作用增強(qiáng)累加速度加快，積分作用增強(qiáng)。9.3.3 變速積分的變速積分的PID算法算法 具體方法：具體方法： 設(shè)置一系數(shù)設(shè)置一系數(shù) fE(k)，它是，它是E(k) 的函數(shù)，當(dāng)?shù)暮瘮?shù)，當(dāng)|E(k)|增大時(shí)，增大時(shí)，f 減小，反之則增大。每次采樣減小，反之則增大。每次采樣后，用后，用 fE(k) 乘以乘以E(k) ，再進(jìn)行累加，即：，再進(jìn)行累加，即：)()()()(10kEkEfjEkkjIIKP9.3.3 變速積分的變速積分的PID算法算法 與普通與普通PID比較：比較： 實(shí)現(xiàn)了用比例作用消除大偏差，用積分作用消除小偏差的理想實(shí)現(xiàn)了用比例作

30、用消除大偏差，用積分作用消除小偏差的理想調(diào)節(jié)特性，從而調(diào)節(jié)特性，從而完全消除了積分飽和現(xiàn)象；完全消除了積分飽和現(xiàn)象；大大大大減小了超調(diào)量減小了超調(diào)量，可以很容易地使系統(tǒng)穩(wěn)定，改善了調(diào)節(jié)特品質(zhì)可以很容易地使系統(tǒng)穩(wěn)定，改善了調(diào)節(jié)特品質(zhì) 與積分分離法比較：與積分分離法比較： 二者很類似，但調(diào)節(jié)方式不同。積分分離對積分項(xiàng)采用二者很類似，但調(diào)節(jié)方式不同。積分分離對積分項(xiàng)采用“開關(guān)開關(guān)”控制，而變速積分則是根據(jù)控制，而變速積分則是根據(jù)誤差的大小改變積分項(xiàng)速度，屬線性誤差的大小改變積分項(xiàng)速度，屬線性控制。因而，后者調(diào)節(jié)品質(zhì)大為提高，是一種新型的控制。因而，后者調(diào)節(jié)品質(zhì)大為提高，是一種新型的PID控制控制。9

31、.3.4 帶死區(qū)的帶死區(qū)的PID算法算法 存在的問題：存在的問題： 一些生產(chǎn)過程中，不希望執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作過于頻繁，以防止由于一些生產(chǎn)過程中，不希望執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作過于頻繁，以防止由于頻繁動(dòng)作引起振蕩頻繁動(dòng)作引起振蕩 基本思想：基本思想： 人為設(shè)置一個(gè)不靈敏區(qū)人為設(shè)置一個(gè)不靈敏區(qū) ，當(dāng)，當(dāng) 時(shí)，起控制輸出乘以時(shí)，起控制輸出乘以一個(gè)小于一個(gè)小于1的因子的因子k，使其輸出小于正常輸出，弱化控制，即：，使其輸出小于正常輸出，弱化控制，即：00( ) ( )( ) ( )(1)( ) ( )( ) ( )( )kdpjiTTu kKp kp jp kp kuTTe kr(k)- y(k)p kke kr ky

32、 k( )E k9.3.4 帶死區(qū)的帶死區(qū)的PID算法算法 結(jié)構(gòu)圖：結(jié)構(gòu)圖：注意：注意：死區(qū)是一個(gè)非線性環(huán)節(jié)，不能象線性環(huán)節(jié)死區(qū)是一個(gè)非線性環(huán)節(jié)，不能象線性環(huán)節(jié)一樣隨便移到一樣隨便移到PIDPID控制器的后面控制器的后面 9.4 數(shù)字?jǐn)?shù)字PID算法的參數(shù)整定算法的參數(shù)整定 理論整定方法：理論整定方法： 通過調(diào)整通過調(diào)整PID的三個(gè)參數(shù)的三個(gè)參數(shù)KP、TI、TD ，將系統(tǒng)的閉環(huán)特征，將系統(tǒng)的閉環(huán)特征根分布在根分布在 s 域的左半平面的某一特定域內(nèi)，以保證系統(tǒng)具域的左半平面的某一特定域內(nèi)，以保證系統(tǒng)具有足夠的穩(wěn)定裕度并滿足給定的性能指標(biāo)有足夠的穩(wěn)定裕度并滿足給定的性能指標(biāo) 只有被控對象的數(shù)學(xué)模型足

33、夠精確時(shí)，才能把特征根精只有被控對象的數(shù)學(xué)模型足夠精確時(shí)，才能把特征根精確地配置在期望的位置上，而大多數(shù)實(shí)際系統(tǒng)一般無法得確地配置在期望的位置上，而大多數(shù)實(shí)際系統(tǒng)一般無法得到系統(tǒng)的精確模型，因此理論設(shè)計(jì)的極點(diǎn)配置往往與實(shí)際到系統(tǒng)的精確模型，因此理論設(shè)計(jì)的極點(diǎn)配置往往與實(shí)際系統(tǒng)不能精確匹配系統(tǒng)不能精確匹配9.4 數(shù)字?jǐn)?shù)字PID算法的參數(shù)整定算法的參數(shù)整定 工程整定方法：工程整定方法： 根據(jù)人們積累的經(jīng)驗(yàn)，按照被控對象的特點(diǎn)，綜合考慮根據(jù)人們積累的經(jīng)驗(yàn)，按照被控對象的特點(diǎn)，綜合考慮控制指標(biāo)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等各個(gè)因素，粗選控制指標(biāo)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等各個(gè)因素，粗選PID參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，然后根據(jù)控制效果

34、反復(fù)修改，直到滿意為止然后根據(jù)控制效果反復(fù)修改，直到滿意為止 近似的經(jīng)驗(yàn)方法，不依賴模型近似的經(jīng)驗(yàn)方法，不依賴模型 常用的方法：常用的方法：擴(kuò)充臨界比例帶法、擴(kuò)充響應(yīng)曲線法擴(kuò)充臨界比例帶法、擴(kuò)充響應(yīng)曲線法9.4.1 采樣周期的選擇采樣周期的選擇 選擇原則：選擇原則： 根據(jù)香農(nóng)采樣定理，系統(tǒng)采樣頻率的下限為根據(jù)香農(nóng)采樣定理，系統(tǒng)采樣頻率的下限為 fs = 2fmax，此時(shí)系統(tǒng)可真實(shí)地恢復(fù)到原來的連續(xù)信號(hào)此時(shí)系統(tǒng)可真實(shí)地恢復(fù)到原來的連續(xù)信號(hào) 從執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性要求來看，有時(shí)需要輸出信號(hào)保持一從執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特性要求來看，有時(shí)需要輸出信號(hào)保持一定的寬度，采樣周期必須大于這一時(shí)間定的寬度，采樣周期必須大于這

35、一時(shí)間 從控制系統(tǒng)的隨動(dòng)和抗干擾的性能來看，要求采樣周期從控制系統(tǒng)的隨動(dòng)和抗干擾的性能來看，要求采樣周期短些短些 從微機(jī)的工作量和每個(gè)調(diào)節(jié)回路的計(jì)算來看，一般要求從微機(jī)的工作量和每個(gè)調(diào)節(jié)回路的計(jì)算來看，一般要求采樣周期大些采樣周期大些 從計(jì)算機(jī)的精度看，過短的采樣周期是不合適的從計(jì)算機(jī)的精度看，過短的采樣周期是不合適的9.4.1 采樣周期的選擇采樣周期的選擇 常見被控量的經(jīng)驗(yàn)采樣周期：常見被控量的經(jīng)驗(yàn)采樣周期： 9.4.2 擴(kuò)充臨界比例帶法擴(kuò)充臨界比例帶法 整定整定PID參數(shù)的步驟：參數(shù)的步驟： 選擇一個(gè)足夠短的采樣周期：一般選擇為純滯后時(shí)間的選擇一個(gè)足夠短的采樣周期：一般選擇為純滯后時(shí)間的1

36、/10以下。以下。 去掉積分與微分作用，去掉積分與微分作用，逐漸較小比例帶逐漸較小比例帶 ( =1/kp），直），直到系統(tǒng)發(fā)生持續(xù)等幅振蕩，此時(shí)系統(tǒng)已達(dá)臨界振蕩狀態(tài)，到系統(tǒng)發(fā)生持續(xù)等幅振蕩，此時(shí)系統(tǒng)已達(dá)臨界振蕩狀態(tài)，紀(jì)錄發(fā)生振蕩的紀(jì)錄發(fā)生振蕩的 臨界比例度臨界比例度k和和 周期周期Tk9.4.2 擴(kuò)充臨界比例帶法擴(kuò)充臨界比例帶法 整定整定PID參數(shù)的步驟：參數(shù)的步驟： 選擇控制度選擇控制度 * 控制度的定義：以模擬調(diào)節(jié)器為基準(zhǔn)，將數(shù)字控制度的定義：以模擬調(diào)節(jié)器為基準(zhǔn)，將數(shù)字PID的控的控制效果與模擬調(diào)節(jié)器的控制效果相比較，采用誤差平方積制效果與模擬調(diào)節(jié)器的控制效果相比較，采用誤差平方積分表示：

37、分表示： * 控制度的指標(biāo)含意：控制度控制度的指標(biāo)含意：控制度=1.05，數(shù)字，數(shù)字PID與模擬控制與模擬控制效果相當(dāng)；控制度效果相當(dāng)；控制度=2.0，數(shù)字，數(shù)字PID比模擬調(diào)節(jié)器的效果差比模擬調(diào)節(jié)器的效果差2020( ) d( ) de tte tt數(shù)字模擬控制度9.4.2 擴(kuò)充臨界比例帶法擴(kuò)充臨界比例帶法 整定整定PID參數(shù)的步驟：參數(shù)的步驟： 根據(jù)選定的控制度，查表求得根據(jù)選定的控制度，查表求得T、Kp、TI、TD的值的值 按求得的整定參數(shù)投入運(yùn)行，在投運(yùn)中觀察控制效果，再適當(dāng)調(diào)整按求得的整定參數(shù)投入運(yùn)行，在投運(yùn)中觀察控制效果，再適當(dāng)調(diào)整參數(shù)，直到獲得滿意的控制效果。參數(shù)，直到獲得滿意的

38、控制效果。 控制度控制度 控制規(guī)律控制規(guī)律TKPTITD1.05PI0.03Tk0.53k0.88Tk-PID0.014Tk0.63k0.49Tk0.14Tk1.2PI0.05Tk0.49k0.91Tk-PID0.043Tk0.47k0.47Tk0.16Tk1.5PI0.14Tk0.42k0.99Tk-PID0.09Tk0.34k0.43Tk0.20Tk2.0PI0.22Tk0.36k1.05Tk-PID0.16Tk0.27k0.4Tk0.22Tk9.4.3 擴(kuò)充響應(yīng)曲線法擴(kuò)充響應(yīng)曲線法 整定整定PID參數(shù)的步驟：參數(shù)的步驟： 數(shù)字控制器不接入控制系統(tǒng)，系統(tǒng)開環(huán)，并處于手動(dòng)狀數(shù)字控制器不接入控

39、制系統(tǒng)，系統(tǒng)開環(huán)，并處于手動(dòng)狀態(tài)，使之穩(wěn)定后再手動(dòng)給對象輸入階躍信號(hào)態(tài)，使之穩(wěn)定后再手動(dòng)給對象輸入階躍信號(hào) 紀(jì)錄系統(tǒng)對階躍信號(hào)的響應(yīng)曲線（飛升曲線）紀(jì)錄系統(tǒng)對階躍信號(hào)的響應(yīng)曲線（飛升曲線） 根據(jù)曲線求得滯后時(shí)間根據(jù)曲線求得滯后時(shí)間 、被控對象的時(shí)間常數(shù)、被控對象的時(shí)間常數(shù)Tm，它們，它們的比值的比值Tm / Tmty09.4.3 擴(kuò)充響應(yīng)曲線法擴(kuò)充響應(yīng)曲線法 整定整定PID參數(shù)的步驟：參數(shù)的步驟： 根據(jù)選擇某一控制度，查表求得根據(jù)選擇某一控制度，查表求得T、Kp、TI、TD的值的值 按求得的整定參數(shù)投入在投運(yùn)中觀察控制效果，再適當(dāng)調(diào)整參數(shù)，按求得的整定參數(shù)投入在投運(yùn)中觀察控制效果，再適當(dāng)調(diào)整參

40、數(shù)，直到獲得滿意的控制效果。直到獲得滿意的控制效果。控制度控制度控制規(guī)律控制規(guī)律TKPTITD1.05PI0.1 0.84 Tm / 0.34 -PID0.05 0.15 Tm / 2.0 0.45 1.2PI0.2 0.78 Tm / 3.6 -PID0.16 1.0 Tm / 1.9 0.55 1.5PI0.5 0.68 Tm / 3.9 -PID0.34 0.85 Tm / 1.62 0.65 2.0PI0.8 0.57 Tm / 4.2 -PID0.6 0.6 Tm / 1.5 0.82 9.4.4 歸一參數(shù)整定法歸一參數(shù)整定法 基本思想：基本思想： 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對多變量、相互耦合較

41、強(qiáng)的系數(shù)，人為根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對多變量、相互耦合較強(qiáng)的系數(shù)，人為地設(shè)定地設(shè)定“約束條件約束條件”，以減少變量的個(gè)數(shù)，達(dá)到減少整定，以減少變量的個(gè)數(shù)，達(dá)到減少整定參數(shù)數(shù)目，簡易、快速調(diào)節(jié)參數(shù)的目的參數(shù)數(shù)目，簡易、快速調(diào)節(jié)參數(shù)的目的 方法：方法： 設(shè)設(shè) Tk為純比例作用下的臨界振蕩周期，可令為純比例作用下的臨界振蕩周期，可令T=0.1 Tk； TI=0.5 Tk； TD=0.125 Tk，則：則： 只需整定只需整定Kp，觀察效果，直到滿意為止。，觀察效果，直到滿意為止。( )2.45 ( )3.5 (1) 1.25 (2)Pu kKE kE kE k9.4.5 試湊法試湊法 基本思想：基本思想： 通

42、過模擬或閉環(huán)運(yùn)行觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，然后根據(jù)各環(huán)節(jié)參數(shù)對通過模擬或閉環(huán)運(yùn)行觀察系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，然后根據(jù)各環(huán)節(jié)參數(shù)對系統(tǒng)響應(yīng)的大致影響，反復(fù)湊試參數(shù)，以達(dá)到滿意的響應(yīng)，從而確定系統(tǒng)響應(yīng)的大致影響，反復(fù)湊試參數(shù)，以達(dá)到滿意的響應(yīng)，從而確定PID參數(shù)參數(shù) 方法：方法：參考參考PID參數(shù)對控制過程的影響趨勢，對參數(shù)進(jìn)行先比例，參數(shù)對控制過程的影響趨勢，對參數(shù)進(jìn)行先比例，后積分，再微分的整定步驟后積分，再微分的整定步驟 整定比例部分整定比例部分 如果僅調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)器參數(shù)，系統(tǒng)的靜差還達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，如果僅調(diào)節(jié)比例調(diào)節(jié)器參數(shù)，系統(tǒng)的靜差還達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，則需加入積分環(huán)節(jié)則需加入積分環(huán)節(jié) 若使用比例積分

43、器，能消除靜差，但動(dòng)態(tài)過程經(jīng)反復(fù)調(diào)整后仍達(dá)不若使用比例積分器，能消除靜差，但動(dòng)態(tài)過程經(jīng)反復(fù)調(diào)整后仍達(dá)不到要求，這時(shí)可加入微分環(huán)節(jié)到要求，這時(shí)可加入微分環(huán)節(jié) 9.4.5 試湊法試湊法 整定口訣：整定口訣： 整定參數(shù)尋最佳，從小到大逐步查；整定參數(shù)尋最佳，從小到大逐步查； 先調(diào)比例后積分，微分作用最后加；先調(diào)比例后積分，微分作用最后加； 曲線震蕩很頻繁，比例刻度要放大；曲線震蕩很頻繁，比例刻度要放大； 曲線漂浮波動(dòng)大，比例刻度要拉??；曲線漂浮波動(dòng)大，比例刻度要拉?。?曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往小降；曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往小降； 曲線波動(dòng)周期長，積分時(shí)間要加長；曲線波動(dòng)周期長，積分時(shí)間要加長；

44、曲線振蕩頻率快，先把微分降下來；曲線振蕩頻率快，先把微分降下來； 動(dòng)差大來波動(dòng)慢，微分時(shí)間應(yīng)加長。動(dòng)差大來波動(dòng)慢，微分時(shí)間應(yīng)加長。9.4.5 試湊法試湊法 常見常見被控量的被控量的PID參數(shù)經(jīng)驗(yàn)選擇范圍參數(shù)經(jīng)驗(yàn)選擇范圍： 9.5 數(shù)字串級(jí)控制器數(shù)字串級(jí)控制器的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì) 串級(jí)控制的結(jié)構(gòu)和原理串級(jí)控制的結(jié)構(gòu)和原理 串級(jí)控制系統(tǒng)的確定串級(jí)控制系統(tǒng)的確定 數(shù)字串級(jí)控制算法數(shù)字串級(jí)控制算法9.5.1 串級(jí)控制的結(jié)構(gòu)和原理串級(jí)控制的結(jié)構(gòu)和原理 串級(jí)控制主要解決的問題：串級(jí)控制主要解決的問題：系統(tǒng)中有幾個(gè)因素同系統(tǒng)中有幾個(gè)因素同時(shí)影響被控量。時(shí)影響被控量。 串級(jí)控制實(shí)現(xiàn)方法：串級(jí)控制實(shí)現(xiàn)方法：在單控制回路

45、中，增加控制回在單控制回路中，增加控制回路，用于克服引起被控量變化的其他因素，抑制被控路，用于克服引起被控量變化的其他因素，抑制被控對象的時(shí)滯特性。對象的時(shí)滯特性。 串級(jí)控制的優(yōu)點(diǎn)：串級(jí)控制的優(yōu)點(diǎn)： 具有很強(qiáng)的抗擾動(dòng)能力；具有很強(qiáng)的抗擾動(dòng)能力； 能克服對象純滯后的影響，改善系統(tǒng)控制性能；能克服對象純滯后的影響，改善系統(tǒng)控制性能； 副控回路是隨動(dòng)系統(tǒng)，在非線性控制對象出現(xiàn)符合變副控回路是隨動(dòng)系統(tǒng)，在非線性控制對象出現(xiàn)符合變化任可以實(shí)現(xiàn)良好的控制?；慰梢詫?shí)現(xiàn)良好的控制。9.5.1 串級(jí)控制的結(jié)構(gòu)和原理串級(jí)控制的結(jié)構(gòu)和原理 雙回路串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：雙回路串級(jí)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：主控主控制器制器副控副控制

46、器制器保持器保持器副對象副對象主對象主對象R1(t) R1(n)e1(n)R2(n) e2(n)u2(n)C2(t)C1(t)-C2(n)C1(n)9.5.2 串級(jí)控制系統(tǒng)的確定串級(jí)控制系統(tǒng)的確定 主副回路的確定：主副回路的確定： 盡量選擇系統(tǒng)中的質(zhì)量指標(biāo)為被控主對象、主變量。盡量選擇系統(tǒng)中的質(zhì)量指標(biāo)為被控主對象、主變量。 系統(tǒng)中主要的擾動(dòng)應(yīng)該包含在副回路中，且副回路增系統(tǒng)中主要的擾動(dòng)應(yīng)該包含在副回路中，且副回路增益盡可能大。益盡可能大。 當(dāng)主回路的采樣周期當(dāng)主回路的采樣周期T與副回路的采樣周期與副回路的采樣周期不等不等時(shí)，應(yīng)選擇時(shí)，應(yīng)選擇3或或3TT，以免主、副回路之間，以免主、副回路之間發(fā)生相互干擾，形成發(fā)生相互干擾，形成“共振共振”。通常副回路的采樣周。通常副回路的采樣周期要比主回路的采樣周期短得多，一般取期要比主回路的采樣周期短得多，一般取TT，其，其中中3。 9.5.2 串級(jí)控制系統(tǒng)的確定串級(jí)控制系統(tǒng)的確定 控制規(guī)