第七章数字pid控制及其算法概要.pptVIP

第七章 数字PID控制及其算法 PID控制方式：采用比例、积分、微分的控制方式。 P I D 模拟PID控制算法：用于模拟控制系统 模拟系统过程控制：被测参数（模拟量：温度、压力、流量）由传感器变换成统一的标准信号后输入调节器，在调节器中与给定值进行比较，再把比较后的差值经PID运算后送到执行机构，改变进给量，以达到自动调节的目的。 数字PID控制算法：用于数字控制系统 数字系统过程控制：先把过程参数进行采样，并通过模拟量输入通道将模拟量变成数字量，这些数字量通过计算机按一定控制算法进行运算处理，运算结果经D/A转换成模拟量后，由模拟量输出通道输出，并通过执行机构去控制生产，以达到给定值。 第七章 数字PID控制及其算法 计算机控制系统的优点是： 一机多用 控制算法灵活 可靠性高 可改变调节品质，提高产品的产量和质量 生产安全，可改善工人劳动条件 第七章 数字PID控制及其算法 计算机控制的主要任务是设计一个数字调节器。 常用的控制方法有： 程序控制和顺序控制 PID控制 调节器的输出是其输入的比例、积分、微分的函数 直接数字控制 最优控制 模糊控制 7.1 PID调节算法 7.2 PID算法的数字实现 7.3 数字PID调节中的几个实际问题 7.4 数字PID算法的发展 7.5 PID参数的整定方法 7.1 PID调节算法 7.1.1 PID调节器的优点 7.1.2 PID调节器的作用 7.1.1 PID调节器的优点 PID调节器之所以经久不衰，主要有以下优点： 1. 技术成熟 2. 易被人们熟悉和掌握 3. 不需要建立数学模型 4. 控制效果好 7.1.2 PID调节器的作用 1. 比例调节器 2. 比例积分调节器 3. 比例微分调节器 4. 比例积分微分调节器 1. 比例调节器 1、比例调节器的微分方程为： 式中：y — 调节器输出 KP — 比例系数 e(t) — 调节器输入偏差 由上式可以看出，调节器的输出与输入偏差成正比。因此，只要偏差出现，就能及时地产生与之成比例的调节作用，具有调节及时的特点。 2. 比例积分调节器 1、积分调节器 ①积分作用：是指调节器的输出与输入偏差的积分成比例的作用。 ②积分调节器的微分方程为： 2、比例积分调节器：若将比例和积分两种作用结合起来，就构成PI调节器。 ①调节规律 3. 比例微分调节器 1、微分调节器 ①微分方程为： ③微分作用的特点：输出只能反应偏差输入变化的速度，对于固定不变的偏差，不会有微分作用输出。 ④优缺点 优点：使过程的动态品质得到改善 缺点：不能消除静差，只能在偏差刚出现时产生一个很大的调节作用 2、比例微分调节器：若将比例和微分两种作用结合起来，就构成PD调节器 ①调节规律 ②特性曲线 4. 比例积分微分调节器 为了进一步改善调节品质，往往把比例、积分、微分三种作用组合起来，形成PID调节器。 1、PID的微分方程： 2、特性曲线 7.2 PID算法的数字实现 7.2.1 PID算法的数字化 7.2.2 PID算法的程序设计 7.2.1 PID算法的数字化 1、在模拟调节系统中，PID控制算法的模拟表达式为： 2、离散化后的PID控制算法的表达式 ①积分项和微分项用求和及增量式表示 ④增量式PID算法的优点： 增量式PID算法只需保持当前时刻以前三个时刻的误差即可。它与位置式PID相比，有下列优点： Ⅰ）位置式PID算法每次输出与整个过去状态有关，计算式中要用到过去误差的累加值，因此，容易产生较大的累积计算误差。而增量式PID只需计算增量，计算误差或精度不足时对控制量的计算影响较小。 Ⅱ）控制从手动切换到自动时，位置式PID算法必须先将计算机的输出值置为原始阀门开时，才能保证无冲击切换。若采用增量算法，与原始值无关，易于实现手动到自动的无冲击切换。 7.2.2 PID算法程序设计 在许多控制系统中，执行机构需要的是控制变量的绝对值而不是其增量，这时仍可采用增量式计算，但输出则采用位置式的输出形式。由增量控制算式可得： 7.3 数字PID调节中的几个实际问题 7.3.1 正、反作用问题 7.3.2 饱和作用的抑制