PID類控制器的參數(shù)整定課件

國家級精品課程

控制系統(tǒng)仿真與CAD

第八章PID控制器的參數(shù)整定東北大學(xué)信息學(xué)院薛定宇國家級精品課程

控制系統(tǒng)仿真與CAD

第八章PID控制PID類控制器的參數(shù)整定PID類控制器是工業(yè)過程中應(yīng)用最廣泛的一類控制器本章主要內(nèi)容PID控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)PID控制器的參數(shù)整定方法經(jīng)典方法、其他方法PID控制器的設(shè)計程序最優(yōu)PID控制器設(shè)計界面——OptimPIDPID類控制器的參數(shù)整定PID類控制器是工業(yè)過程中應(yīng)用最廣8.1

PID控制器的結(jié)構(gòu)PID控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由誤差信號e(t)過去、現(xiàn)在和將來的信息生成控制信號，去控制受控對象PID控制器的典型結(jié)構(gòu)（并聯(lián)結(jié)構(gòu)）8.1PID控制器的結(jié)構(gòu)PID控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)其Laplace變換為實際應(yīng)用的PID為PID控制器的標準結(jié)構(gòu)為其Laplace變換為其Laplace變換為離散PID控制器并聯(lián)PID控制器MATLAB函數(shù)pid()和pidstd()可用PID控制器的其他變形積分分離式PID離散增量式PID控制器離散PID控制器并聯(lián)PID控制器8.2PID控制器參數(shù)整定方法過程受控對象的低階近似FOPDT模型由響應(yīng)曲線識別、基于頻域響應(yīng)的近似方法、次最優(yōu)降階方法等MATLAB函數(shù)例8.2PID控制器參數(shù)整定方法過程受控對象的低階近似1942,Ziegler-Nichols整定算法經(jīng)驗公式MATLAB函數(shù)1942,Ziegler-Nichols整定算法經(jīng)驗公式例Ziegler-Nichols法設(shè)計控制器受控對象FOPDT近似特征參數(shù)K=1,L=2.7639,T=2.2361Ziegler-Nichols控制器設(shè)計控制效果不佳，需要改進例Ziegler-Nichols法設(shè)計控制器PID控制器設(shè)計小結(jié)這里介紹的是書中第八章的一個部分設(shè)計思路找一個FOPDT的近似模型：getfopdt()根據(jù)模型設(shè)計控制器：ziegler()設(shè)計方法有無數(shù)，只介紹ZIegler-Nichols介紹了兩個PID控制器設(shè)計界面pid_tuner：總結(jié)前人算法，用界面實現(xiàn)optimpid：可以解決其他算法無法求解的問題，控制效果最好PID控制器設(shè)計小結(jié)這里介紹的是書中第八章的一個部分OptimPID程序界面OptimPID控制器界面比現(xiàn)在控制器設(shè)計程序都好，對已知對象模型的系統(tǒng)來說可以直接使用，簡單易用，無需命令，特點：PID控制器結(jié)構(gòu)、支持驅(qū)動飽和的非線性環(huán)節(jié)全局最優(yōu)化方法，得出真正的最優(yōu)控制器針對伺服控制，SISO受控對象任意復(fù)雜可以人為選擇超調(diào)量等約束不同目標函數(shù)的選擇，推薦ITAE指標可視優(yōu)化，觀察優(yōu)化的進程程序結(jié)構(gòu)易讀，可以容易地擴展OptimPID程序界面OptimPID控制器界面比現(xiàn)在控制改進的PID控制器參數(shù)整定方法各種各樣的改進AidanO’Dwyer.HandbookofPIandPIDcontrollertuningrules.ImperialCollegePress,2003對FOPDT模型，PID_Tuner界面可以直接用于PI或PID控制器參數(shù)的直接整定設(shè)計界面存在的問題其他類型的受控對象模型沒有現(xiàn)成的設(shè)計界面，只能根據(jù)算法自己編程設(shè)計Sisotool界面能解決的問題局限性也很大無法處理復(fù)雜結(jié)構(gòu)和非線性環(huán)節(jié)改進的PID控制器參數(shù)整定方法各種各樣的改進OptimPID——最優(yōu)PID控制器設(shè)計界面針對伺服控制的經(jīng)典結(jié)構(gòu)OptimPID特點無須用戶編程，程序界面直接可用支持驅(qū)動飽和非線性環(huán)節(jié)、超調(diào)量約束等任意復(fù)雜的非線性系統(tǒng)模型線性系統(tǒng)模型無需編寫一條程序，MATLAB新版本下支持內(nèi)部延遲的模型可視優(yōu)化、全局優(yōu)化版本只支持MATLABR2009a之后版本OptimPID——最優(yōu)PID控制器設(shè)計界面針對伺服控制的經(jīng)例

可以轉(zhuǎn)換為內(nèi)部延遲的受控對象受控對象的MATLAB/Simulink描述mod_lti.mdlMATLABR2011b以后版本支持內(nèi)部延遲？早期版本得給對象畫出Simulink模型mod_1.mdl例可以轉(zhuǎn)換為內(nèi)部延遲的受控對象PID類控制器的參數(shù)整定課件國家級精品課程

控制系統(tǒng)仿真與CAD

第八章PID控制器的參數(shù)整定東北大學(xué)信息學(xué)院薛定宇國家級精品課程

控制系統(tǒng)仿真與CAD

第八章PID控制PID類控制器的參數(shù)整定PID類控制器是工業(yè)過程中應(yīng)用最廣泛的一類控制器本章主要內(nèi)容PID控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)PID控制器的參數(shù)整定方法經(jīng)典方法、其他方法PID控制器的設(shè)計程序最優(yōu)PID控制器設(shè)計界面——OptimPIDPID類控制器的參數(shù)整定PID類控制器是工業(yè)過程中應(yīng)用最廣8.1

PID控制器的結(jié)構(gòu)PID控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由誤差信號e(t)過去、現(xiàn)在和將來的信息生成控制信號，去控制受控對象PID控制器的典型結(jié)構(gòu)（并聯(lián)結(jié)構(gòu)）8.1PID控制器的結(jié)構(gòu)PID控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)其Laplace變換為實際應(yīng)用的PID為PID控制器的標準結(jié)構(gòu)為其Laplace變換為其Laplace變換為離散PID控制器并聯(lián)PID控制器MATLAB函數(shù)pid()和pidstd()可用PID控制器的其他變形積分分離式PID離散增量式PID控制器離散PID控制器并聯(lián)PID控制器8.2PID控制器參數(shù)整定方法過程受控對象的低階近似FOPDT模型由響應(yīng)曲線識別、基于頻域響應(yīng)的近似方法、次最優(yōu)降階方法等MATLAB函數(shù)例8.2PID控制器參數(shù)整定方法過程受控對象的低階近似1942,Ziegler-Nichols整定算法經(jīng)驗公式MATLAB函數(shù)1942,Ziegler-Nichols整定算法經(jīng)驗公式例Ziegler-Nichols法設(shè)計控制器受控對象FOPDT近似特征參數(shù)K=1,L=2.7639,T=2.2361Ziegler-Nichols控制器設(shè)計控制效果不佳，需要改進例Ziegler-Nichols法設(shè)計控制器PID控制器設(shè)計小結(jié)這里介紹的是書中第八章的一個部分設(shè)計思路找一個FOPDT的近似模型：getfopdt()根據(jù)模型設(shè)計控制器：ziegler()設(shè)計方法有無數(shù)，只介紹ZIegler-Nichols介紹了兩個PID控制器設(shè)計界面pid_tuner：總結(jié)前人算法，用界面實現(xiàn)optimpid：可以解決其他算法無法求解的問題，控制效果最好PID控制器設(shè)計小結(jié)這里介紹的是書中第八章的一個部分OptimPID程序界面OptimPID控制器界面比現(xiàn)在控制器設(shè)計程序都好，對已知對象模型的系統(tǒng)來說可以直接使用，簡單易用，無需命令，特點：PID控制器結(jié)構(gòu)、支持驅(qū)動飽和的非線性環(huán)節(jié)全局最優(yōu)化方法，得出真正的最優(yōu)控制器針對伺服控制，SISO受控對象任意復(fù)雜可以人為選擇超調(diào)量等約束不同目標函數(shù)的選擇，推薦ITAE指標可視優(yōu)化，觀察優(yōu)化的進程程序結(jié)構(gòu)易讀，可以容易地擴展OptimPID程序界面OptimPID控制器界面比現(xiàn)在控制改進的PID控制器參數(shù)整定方法各種各樣的改進AidanO’Dwyer.HandbookofPIandPIDcontrollertuningrules.ImperialCollegePress,2003對FOPDT模型，PID_Tuner界面可以直接用于PI或PID控制器參數(shù)的直接整定設(shè)計界面存在的問題其他類型的受控對象模型沒有現(xiàn)成的設(shè)計界面，只能根據(jù)算法自己編程設(shè)計Sisotool界面能解決的問題局限性也很大無法處理復(fù)雜結(jié)構(gòu)和非線性環(huán)節(jié)改進的PID控制器參數(shù)整定方法各種各樣的改進OptimPID——最優(yōu)PID控制器設(shè)計界面針對伺服控制的經(jīng)典結(jié)構(gòu)OptimPID特點無須用戶編程，程序界面直接可用支持驅(qū)動飽和非線性環(huán)節(jié)、超調(diào)量約束等任意復(fù)雜的非線性系統(tǒng)模型線性系統(tǒng)模型無需編寫一條程序，MATLAB新版本下支持內(nèi)部延遲的模型可視優(yōu)化、全局優(yōu)化版本只支持MATLA