計算機控制技術計算機控制系統(tǒng)的控制規(guī)律

《計算機控制技術》

東南大學自動化學院戴先中

第3章計算機控制系統(tǒng)的控制規(guī)律

3.1PID控制

3.1.1PID控制的特點

3J.2基本PID控制規(guī)律

3.1.3數字PID控制算法

3.1.4數字PID控制算法的改進

3.1.5數字PID控制參數的整定

3.2復雜控制規(guī)律

3.3數字PID控制的工程實現

2東南大學自動化學院上一頁下一頁

關于計算機控制策略

計算機控制系統(tǒng)控制策略的研究是計

算機控制技術研究的核心問題，隨著計算

機技術、自動控制技術、信息技術的飛速

發(fā)展和學科之間的交叉和融合，許多新型

的控制策略不斷出現。

3計算機控制技術東南大學自動上一頁下一頁

3.1.1PID控制的特點

PID控制器（亦稱為PID調節(jié)器）是應用最

為廣泛的一種自動控制器。其特點是原理簡

單、易于實現、適用面廣等。

PID控制經久不衰，主要有以下優(yōu)點。

1.不需要建立數學模型

2.易被人們熟悉和掌握

3.控制效果可接受

4.技術成熟，并不斷有新的改進

4計算機捽制技東南大學自動化學院上一頁下一頁

第3章計算機控制系統(tǒng)的控制規(guī)律

3.1PID控制

3.1.1PID控制的特點

3.1.2基本PID控制規(guī)律

3.1.3數字PID控制算法

3.1.4數字PID控制算法的改進

3.1.5數字PID控制參數的整定

3.2復雜控制規(guī)律

3.3數字PID控制的工程實現

5計算機捽制技術東南大學自動化學院上一頁下一頁

3.1.2基本PID控制規(guī)律

連續(xù)生產過程PID控制系統(tǒng)框圖

6計算機控制技術東南大學自動化學院上一頁下一頁

比例控制器(P控制器)

比例控制器是最簡單控制器，其控制規(guī)律為

“⑺=KpC⑺+%

A

e(t)----i-----T--------------------------

比例控制器°,,

的階躍響應，

u(t)”

0_____5_________________>

7仕一頁1尸與

比例控制器（P控制器）的特點

比例控制器對于偏差是即時反應的，偏差一

旦產生，控制器立即產生控制作用使被控量朝著

減小偏差的方向變化，控制作用的強弱取決于比

例系數。

比例控制器雖然簡單快速，但對于具有自平

衡性（即系統(tǒng)階躍響應終值為一有限值）的被控

對象存在靜差。加大比例系數可以減小靜差，但

當過大時，會使動態(tài)性能變差，引起被控量振蕩

甚至導致閉環(huán)不穩(wěn)定。

8計算機控制技術東南大學自動化學院

比例積分控制器（PI控制器）

為了消除在比例控制中存在的靜差，可在

比例控制的基礎上加上積分控制作用，構成比

例積分控制餐其控制規(guī)律為

力+u

u=Kp+o

其中（稱為積分時間。

9?。?，機。%.!技術東—、m叫什

比例積分控制器的階躍響應

10計算機捽制東南大學自動化學院上一頁下一頁

從響應波形可以看出，PI控制器對偏差作

用有兩個部分：一'是按比例變化的成分；另一,

個是帶有累積的成分（即呈一定斜率變化的部

分），這就是積分控制部分的作用。只要偏差

存在，積分將起作用，將偏差累積對控制量產

生影響，并使偏差減小，直至偏差為零，積分

作用才會停止。因此，加入積分環(huán)節(jié)將有助于

消除系統(tǒng)的靜差，改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。

11上一頁下一頁

比例積分微分控制器(PID

PID控制器的控制規(guī)律為

u(t)=Kp[e(t)+—⑺應+9[)]+%

式中&稱為微耳時間。

理想的PID控制器在偏差變化的瞬間t=to

有一個沖擊式的瞬態(tài)響應，這就是由微分環(huán)節(jié)

引起的。

12計算機控制技不東南大學目動化學區(qū)

]+"o

理想PID控制器的階躍響應

13計算機捽制東南大學自動化學院上一頁下一頁

微分對偏差的任何變化都產生控制作用，

以調整系統(tǒng)的輸出，阻止偏差的變化。偏差變

化越快，控制量就越大，反饋校正量就越大。

故微分作用的加入將有助于減少超調量，克服

振蕩，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。微分作用可以加快系

統(tǒng)的動作速度，減小調整時間,從而改善系統(tǒng)

的動態(tài)性能。

14計算機捽制技術東南大學自動化學院上一頁下一頁

第3章計算機控制系統(tǒng)的控制規(guī)律

3.1PID控制

3.1.1PID控制的特點

3.1.2基本PID控制規(guī)律

3.1.3數字PID控制算法

3.1.4數字PID控制算法的改進

3.1.5數字PID控制參數的整定

3.2復雜控制規(guī)律

3.3數字PID控制的工程實現

15，捽制技術上一頁下一頁

3.1.3數字PID控制算法

在工業(yè)過程控制中，模擬PID控制器有電

動、氣動、液動等多種類型。這類模擬調節(jié)儀表

是用硬件來實現PID控制規(guī)律的。將計算機引入

控制領域，可以利用計算機軟件來實現PID控制

算法，它不僅可以實現模擬調節(jié)儀表的功能，而

且可以延伸出更多的靈活的控制算法，統(tǒng)稱為數

字PID控制。

強調：不是簡單地將模擬PID算法數字

化，而要充分利用計算機的邏輯判斷和運算功

能，使PID控制更加靈活，實現一些復雜的控

制算法，以滿足各種生產過程的要求。

在連續(xù)生產過程控制系統(tǒng)中，通常采用如下

的PID控制。其對應的傳遞函數表達式為：

U(s)1I

——=K〃(I+——+Ts)、

pd

E(s)TiS

對應的控制算法表達式為：

=Kp[l+：力+&d；：)]

其中，如為比例增土，1｝為積分時間常數，Td

為微分時間常數，u為控制量，e為被控量與

給定量的偏差。

17上一頁下一頁

為了便于計算機實現PID算法，將積分運算

利用部分和代替，微分運算用差分方程表示：

tk

f0e（t）dtxZTe（j）

j=o

de（f）e（左）一e（左一1）

-dthT

其中，T為采樣周期，k為采樣周期的序號

（攵=0,12…）,―）和e（左）分別為第k—1和

第k個采樣周期時的偏差。

18計算機控制上一頁下一頁

得差分方程:

〃⑹=Kp"+叩-1)])

1>o1

其中"（左為第k個采樣時刻的控制量。如果采樣周

期T與被控對象時間常數比較相對較小，那么

這種近似是合理的，并與連續(xù)控制的效果接近。

19計算機控制上一頁下一頁

模擬PID與數字PID算式對比

1rde

模擬PID算式"=d加）

JI

數字PID算式Uk=Kp{ek+隹e/+T.用沁

20東南大學自動化學院上一頁下一頁

數字PID算式的兩種形式

位置式PID算式.+七干｝

增量式PID算式：’7

△以=Kp(/—/-)+K,線+Kd(ek-2,_]+ek_2)

兩種算式的區(qū)別

21計算機控制技術東南大學自動化學院上一頁下一頁

增量式PID算式推導

A以~Uk~Uk-i

1ij=i1

e

uk-\=Korp{*+?彳V工eT/+Td"i-?-2]}

Aj=i1

.0”x,1r_uT八-2/一1+一一2

△以=Kp{(/-ek_J+—ekT+Td/

=Kp(/-)+Kj,+Kd(ek-2%+〃一2)

式中：降=Kp?降=跖木

上一頁下一頁

22計算機控制技術東南大學自動化學院

增量式PID算式推導

進一步整理得：(按aek.r項進行整理)

△以=A/+Be—+CeK_2

其中：A=Kp(l+??)B=—Kp(l+2與C=Kp^

江4量式PID算式的優(yōu)點

(1)較為安全。因為一旦計算機出現故障，輸出控制指令為

零時，執(zhí)行機構的位置(如閥門的開度)仍可保持前一步的位

置，不會給被控對象帶來較大的擾動。

(2)計算時不需進行累加，僅需最近幾次誤差的采樣值。

(3)手動一自動切換時沖擊小。

23?機抨制技術<±-M

增量型算法——應用前提：

必須采用具有保持位置功能的執(zhí)行機構。例如：采

用步進電機作為執(zhí)行機構，可以將輸出變換成驅動脈

沖，驅動步進電機從歷史位置正轉或反轉若干的角度

(b)

24東南大學自動化學院上一頁11下一頁

第3章計算機控制系統(tǒng)的控制規(guī)律

3.1PID控制

3.1.1PID控制的特點

3,1.2基本PID控制規(guī)律

3.1.3數字PID控制算法

3.1.4數字PID控制算法的改進

3.1.5數字PID控制參數的整定

3.2復雜控制規(guī)律

3.3數字PID控制的工程實現

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3.1.4數字PID控制算法的改進

1、帶死區(qū)（不靈敏區(qū)）的PID控制

基本思想：在誤差中人為地設置一個不靈敏區(qū)域，設域值為B,當

誤差小于B時，保持原控制量不變，當誤差等于或大于B時，計算、

輸出當前時刻控制量。

圖形描述公式表示

△以出=

0ek<B

適用場合適用于控制過程要求盡量平穩(wěn)，控制精度要求不高的場合。

注意B的選擇B應根據實際系統(tǒng)控制需要選擇。B選得太小，將引起系統(tǒng)的平

繁動作，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)穩(wěn)定；B選得太大，影響系統(tǒng).精度。卜

26?機桿制技術一頁|乒導

3/L4數字PID控制算法的改進(續(xù))

2.抗積分飽和算法

(1)積分飽和的原因及影響

□因長時間出現偏差或偏差較大，計算出的控制量有很

大，超出D/A轉換器所能表示的數值范圍。這時的執(zhí)行

機構已到極限位置，仍不能消除偏差，且由于積分作

用，盡管計算PID差分方程式所得的運算結果繼續(xù)增大

或減小，但執(zhí)行機構已無相應的動作，這就稱為積分

飽和。

□當控制量達到飽和后，閉環(huán)控制系統(tǒng)相當于被斷開。

27東南大學自動化學院上一頁下一頁

(a)(b)(c)

小信號控制下，控制飽和值不變，

在同樣給定值時，

積分器沒有飽和的但系統(tǒng)給定值加大，

控制作用沒有飽和限

響應曲線。使控制作用出現飽和

制時的仿真曲線。

時的仿真曲線

28計算機控制技術東南大學自動化學院上一頁下一頁

抗積分飽和算法之一

積分分離法：

口系統(tǒng)加入積分控制的主要作用——提高穩(wěn)態(tài)精度，減

少或消除誤差。

□積分分離法的基本控制思想：「無積分分離]

上I的廟應曲線

u(^)=Kpe(k)+aKtVe(j)+KD[e(^)-e(k-1)]\產=

J=o\r有積分分離、

\的響應曲線

■某個規(guī)定的門限值打4.01'_____________

■當e(k)>e,a=0

3.5-//

(即取消積分)；3.0-/、、一

2.5-//

■當誤差e(k)v=g,a=1V2.0-/

(即引入積分)1.5-/

i.o-/

0.5/

-1--------1--------1--------1--------?

0246810」

29計二算機捽制技術Z/S一頁

\l

抗積分飽和算法之二

遇限削弱積分法：

□基本思想：

■當控制量進入飽和區(qū)后，只執(zhí)行削弱積分項的累

力口，不進行增大積分項的累加。即系統(tǒng)在計算u（k）

時，先判斷u（k-1）是否超過門限值。若超過某個方

向門限值時，積分只累加反方向的e（k）值。

r若"（左一1）之冊小且C（左）20不進行積分累力口;

若e（左）＜0進行積分累加。

具體算式為：＜

若〃（左—且e（左）4°不進行積分累加;

I若e（%）＞。進行積分累加。

30計上一頁下一頁

抗積分飽和算法之三

飽和停止積分法

□基本思想：

■當控制作用達到飽和時，停止積分器積分，而控制

器輸出未飽和時，積分器仍正常積分。

□特點：

■商單易行，但不如上一種方法容易使系統(tǒng)退出飽和

〃若|^(^-1)|>^不進行積分運算；

具體算式為：Y

.若(左T)|<〃max進行積分運算。

31計算機控制上一頁下一頁

抗積分飽和算法之四

反饋抑制積分飽和法

□基本思想：

■測量執(zhí)行機構的輸入與輸出，并形成誤差es，將該信號經過

增益1/7；反饋至積分器輸入端，降低積分器輸出。

■當執(zhí)行機構未飽和時，es=0；

-當執(zhí)行機構飽和時，附加反饋通道使誤差信號es趨于零，使

控制器輸出處于飽和極限。,

方案要求：

■系統(tǒng)可以測量執(zhí)行機構的輸出。

■若無法測量執(zhí)行機構的輸出，可

以在執(zhí)行機構之前加入執(zhí)行機構

帶飽和限幅的靜態(tài)數學模型，利

用該模型形成誤差es，并構成附加

反饋通道。

反饋抑制積分飽和法

k學門動化學院乙一頁|下一』

32

3/1.4數字PID控制算法的改進（續(xù)）

3、微分算法的改進

PID控制中，微分作用是擴大穩(wěn)定域，改善

系統(tǒng)動態(tài)性能，因此一般不要輕易去掉微分作

用。

采用計算機控制我們可以很方便地得到理想

微分作用，但實踐表明，理想微分的效果并不

理想。尤其是對于具有高頻擾動的生產過程，

由于微分放大噪聲的作用，若微分作用過于靈

敏，容易引起控制過程振蕩。

33東南大學自動化學院上一頁下一頁

改進的微分算法之一

不完全微分的PID算式（采用帶慣性環(huán)節(jié)的實際微分器）

“小上+”+琳E(s)=Up(s)+U/(s)+U0(s)

du(t)de?)

U。(“蜂E(s)4丁D+MD(，)=KpT。丁

u(k)—u(k—1)e(k)—e(k—T)

u(k)+rDD=KpTd

D(TT

部分T

"D（"）=“D(%一])+[W—1)]

T\T+T{

Kr：*???*????：

“D(%—1)+-^(1--1)]

不完全微分(k)=auDa)[e(k)~e(k

PID位置算法

"(k)=Kpe(k)+K1Ze(j)+uD(k)

J=o.

34計算機捽上一頁下一頁

不完全微分PID與基本PID控制作用比較

■在e(k)發(fā)生階躍突變時：

□完全微分作用僅在控制作用發(fā)生的一個周期內起作

用；

□不完全微分作用則是按指數規(guī)律逐漸衰減到零，可以

延續(xù)幾個周期，且第一個周期的微分作用減弱。

35上一頁下一頁

改進的微分算法之二

微分先行PID

⑶對偏差值微分(b)只對輸出量c")微分

適用于給定值頻繁

升降的場合，可以

避免因輸入變動而

在輸出上產生躍變

?d-il-I-1--1%-上一頁下一頁

36I#上市歸乂小化學院

3J.4數字PID控制算法的改進（續(xù)）

4.防積分整量化誤差的方法

■當采樣周期較小而積分時間常數較大時，積分項的數值很

小，有可能使微型機二進制數字最低位無法表示，產生整量

化誤差，發(fā)生積分項丟失的現象。

■為了防止積分項由于數的整量化誤差所導致的丟失現象，在

控制算法及編程方面應采取一定的改進措施：

□在積分項運算法時，可以將其結果用雙字長單元存貯，若積分項小于單字長

時，其積分結果存放在低字節(jié)單元中，經過若干次累加后，當其值超過低字

節(jié)表示時，則在高字節(jié)最低位加1,從而消除了有限字長造成的量化截尾誤

差

37〈上一頁|下一頁

5.自動與手動無擾轉換的PI算法

■工業(yè)上通過PID控制的被控對象常常有手動與自動兩種控

制方式，轉換時要求實現無擾轉換。

圖5-29自動與手動無擾轉換

1_]

系統(tǒng)處于自動狀態(tài)時u(k)=---------------e(k)=k(1+〕)e(k)

c.........1—"1-z-

、PI控制「1

開關處于手動位置時一竺二—r=lu(k)=n、(k)

38實現從自動到手動的無擾切換上一頁下一頁

第3章計算機控制系統(tǒng)的控制規(guī)律

3.1PID控制

3.1.1PID控制的特點

3,1.2基本PID控制規(guī)律

3.1.3數字PID控制算法

3.1.4數字PID控制算法的改進

3J.5數字PID控制參數的整定

3.2復雜控制規(guī)律

3.3數字PID控制的工程實現

39

3.1.5數字PID控制參數的整定

■所謂PID控制器參數整定，實質上是通過調

整Kp,TjTd,使控制器的特性與被控過程的

特性相匹配，以滿足某種反映控制系統(tǒng)質量的性

能指標。

■與模擬PID控制器不同的是，數字PID控制的

參數整定，除了需要確定，Td夕卜，還

需要確定系統(tǒng)的采樣周期。因為數字PID的控制

品質不僅取決于被控對象的動態(tài)特性和PID參

數，而且與采樣周期的大小有關。

40計算機捽制技術東南大學自動化學院上一頁下一頁

1.確定采樣周期

■采樣定理給出了合理選擇采樣周期的理論指導原

則，在計算機控制系統(tǒng)中對采樣周期的選擇要折

中考慮許多因素。在實際中，采樣頻率通常

取/.>(510)fmaxo

■對于工業(yè)過程，人們在實踐中總結了采樣周期經

驗數據供參考：

溫度流量壓力液面成分

10-20S1~5s3-10s6?8s15720s

41計算^機拓2相4上一頁下一頁

2.試湊法確定PID參數

(1)首先只整定比例部分。比例系數勺由小變大，觀察相應

的系統(tǒng)響應，直到得到反應快，超調小的響應曲線。系統(tǒng)若

無靜差或靜差已小到允許范圍內，并且響應效果良好，那么

只須用比例調節(jié)器即可。

(2)若穩(wěn)態(tài)誤差不能滿足設計要求，則需加入積分控制。整

定時先置積分時間7；?為一較大值，并將經第1步整定得到

的Kp減小些，然后減小7},并使系統(tǒng)在保持良好動態(tài)響

應的情況下，消除穩(wěn)態(tài)誤差。這種調整可根據響應曲線的

狀態(tài)，反復改變Kp及7；,以期得到滿意的控制過程。

(3)若使用PI調節(jié)器消除了穩(wěn)態(tài)誤差，但動態(tài)過程仍不能滿

意，則可加入微分環(huán)節(jié)。在第2步整定的基礎上，逐步增

大兀，同時相應地改變Kp和7},逐步試湊以獲得滿意的調

節(jié)效果。/一.

42?機桿制技術&一頁|乒導

3.擴充臨界比例度法

(1)選擇一個合適的采樣周期廠通?？蛇x擇采樣周期為被

控對象純滯后時間的1/10。

(2)用選定的丁使系統(tǒng)工作。這時，去掉積分和微分，只保

留比例作用。然后逐漸減小比例度5(=1/Kp),直到系統(tǒng)

發(fā)生持續(xù)等幅振蕩。記下此時的臨界比例度限及系統(tǒng)的

臨界孤蕩周期7；(即振蕩波形的兩個波峰之間的時間)。

(3)選擇控制度”

[[e(Z)dZ]DDC

控制度=

⑺叫模擬

(4)根據選定的控制度，查表,

求得了、Kp、7]>1的值。

(5)按計算所得參數投入在線運行，觀察效果，如果性能不滿

意，可根據經驗和對P、I、D各控制項作用的理解/進一

43步調節(jié)參數。升—支術壬

擴充臨界比例度法整定的參數值表

控制度控制規(guī)律T怎KMT陽

PI0.030.530.88—

JL?U3

PID0.0140.630.490.14

PI0.050.490.91—

L/U

PID0.0430.470.470.16

PI0.140.420.99

JL

PID0.090.340.430.20

PI0.220.361.05—

2.0

PID0.160.270.400.22

44上一頁下一頁

軍用簡化的擴充臨界比例度法有下式成

立：7=0.17；(=。.5,0=0125.

擴充臨界比例度法整定參數值簡表

控制度控制算式

T/TkKp/KkT"kTd"k

??????????????????

簡化的擴充PI0.450.83

臨界比例度法PID0.10.60.50.125

將T,Ti,Td代入增量式PID算式

△以二Kp{(/_/_i)++力(/—2/_1+2)}

得△以=Kp(2.45〃—3.5線-+1.25〃_2)

45計算機上一頁下一頁

第3章計算機控制系統(tǒng)的控制規(guī)律

3.1PID控制

3.1.1PID控制的特點

3J-2基本PID控制規(guī)律

3.1.3數字PID控制算法

3.1.4數字PID控制算法的改進

3.1.5數字PID控制參數的整定

3.2復雜控制規(guī)律

3.3數字PID控制的工程實現

46計算機捽制技術東南大學白動化學院上一頁下一頁

32復雜控制規(guī)律

3.2.1串級控制

好=.

—PID主—PID副對象2|一，，對象1

應用場合串級控制系統(tǒng)主要用于解決多個因素影響同一被控

量的相關問題。

主副回路關系

系統(tǒng)采樣周期

47計算機*括,.制技才上一頁下一頁

3.2復雜控制規(guī)律

32.1串級控制

例：某爐溫控制系統(tǒng)

流量設定溫度設定

2/RC)--0T

煤氣ii

.，出料

加熱爐A

空氣進料

48

32復雜控制規(guī)律

3.2.2前饋控制

應用場合干擾可測。

基本思想根據擾動的大小進行開環(huán)控制。

49東南大學自動化學院上一頁下一頁

32復雜控制規(guī)律

3.2.2前饋控制

前饋控制使用注意事項：

①干擾必須是可測量的；

②前饋補償控制不能單獨使用，應和反饋控制一起使用;

③只能對系統(tǒng)中可測的主要干擾采用前饋控制

50上一頁下一頁

32復雜控制規(guī)律

3.2.2史密斯(Smith)預估控制

純滯后補償算法(smith預測)

★有純滯后的常規(guī)反饋控制回路

擾動N

RY

Q(s)G

系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數為G￡S)=、”

l+O(s)Gp(s)e

系統(tǒng)的特征方程中包含有因此會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降

51111//-nL上一頁下一頁

32復雜控制規(guī)律

3.2.2史密斯(Smith)預估控制

★SmM預測器

虛線部分是帶純滯后補償的調節(jié)器，其傳遞函數為

l+DQ(rs()sG)p=(s--)-(--l--—--「-----)----------------

經過純滯后補償控制，系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數為

(僅僅是輸出的滯后，設計原則)

。⑸G〃(s)「

G/)l+Q(s)Gp(s)‘

52計算-機72制技術東留大宇目動化字院上一頁下一頁

32復雜控制規(guī)律

3.2.2史密斯（Smith）預估控制

★具有純滯后補償的數字PID控制器

因此預估器的傳函為:

32復雜控制規(guī)律

3.2.2史密斯(Smith)預估控制

★純滯后補償控制算法步驟：

(1)計算反饋回路偏差G(k)j(k)=r(k)-y(k)

(2)計算施密斯預估器的輸出y5(k)

幺時=G,(s)(l-L)=K,>(1-"NTS)

(7(5)Pl+T/,s

先寫成微分形式再轉換為相應的差分方程式：

T

ys(k)=ays{k-1)+b[u(k-l)-u(k-N-1)]其中"五萬",b=Kp(l-a)

(3)計算反饋回路偏差W。2/)

(4)計算PID控制器輸出式(外：

A”(左)=Kp匕(%)—g(左一DI+K4*)+K]匕(％)-(女T)+e2(k-2)]

-制技術門大學門動化學院&一頁

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第3章計算機控制系統(tǒng)的控制規(guī)律

3.1PID控制

3.1.1PID控制的特點

3.1.2基本PID控制規(guī)律

3.1.3數字PID控制算法

3.1.4數字PID控制算法的改進

3.1.5數字PID控制參數的整定

3.2復雜控制規(guī)律

3.3數字PID控制的工程實現

55計算機捽制技術東南大學自動化學|!上一頁卜一頁

3計算機控制系統(tǒng)的控制規(guī)律

3.3數字PID控制器的工程實現

56一一東"、；"〈上一頁|下一頁

3計算機控制系統(tǒng)的控制規(guī)律

3.3數字PID控制器的工程實現

3.3.1設定值處理

主要解決多級和串級計算機控制系統(tǒng)中設定值的選擇

變

來自主調節(jié)模塊的設典化

率經處理后的設定值

來自上級計算機的設定值限

制

由操作員設置的設定值

軟開關設定值處理模塊

數據區(qū)

57工卜算機#亡制技東M上一頁下一頁

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3.3數字PID控制器的工程實現

3.3.2被控量處理

主要實現對被控量的上下限越限報警和限制被控量的變化率

被控量處理模塊帶死區(qū)的報警狀態(tài)示意圖

58計算機上一頁下一頁

3計算機控制系統(tǒng)的控制規(guī)律

3.3數字PID控制器的工程實現

3.3.3偏差處理

主要實現計算偏差，偏差報警，非線性特性處理和輸入補

償四項功能

偏差處理模塊

59上一頁下一頁

3計算機控制系統(tǒng)的控制規(guī)律

3.3數字PID控制器的工程實現

3.3.3偏差處理

1）計算偏差

2）偏差報警當偏差大于規(guī)定的范圍時進行報警或限幅。

3）非線性特性

4）輸入補償

60計算機捽制技術東南大學白動化學但上一頁下一頁

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3.3數字PID控制器的工程實現

3.3.3偏差處理

1）計算偏差

當誤差狀態(tài)量=1時e=r-y

當誤差狀態(tài)量=o時e=y-r

2）偏差報警

3）非線性特性

4）輸入補償

61計算機捽制技術東南大學計動化學院上一頁下一頁

3計算機控制系統(tǒng)的控制規(guī)律

3.3數字PID控制器的工程實現

3.3.3偏差處理

1）計算偏差

2）偏差報警當偏差大于規(guī)定的范圍時進行報警或限幅。

3）非線性特性

4）輸入補償

62計算機捽制技術東南大學自動化上一頁下一頁

3計算機控制系統(tǒng)的控制規(guī)律

3.3數字PID控制器的工程實現

3.3.3偏差處理，，非線性輸出

1）計算偏差

2）偏差報警+B儲

3）非線性特性

指在誤差中人為地設置一非線

性特性區(qū)域，在此區(qū)域內，控非線性特性示意圖

制量的輸出由增益K決定，即

加她=心以。非線性區(qū)域外

為常規(guī)PID控制。0帶死區(qū)PID控制

當K=<O<K<1非線性PID控制

1常規(guī)PID控制

4）輸入補償

11動化學院乙一頁下一」

63計算機控制技術東南大學I

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3.3數字PID控制器的工程實現

3.