计算机控制技术大作业2015..docVIP

深圳大学考试答题纸 (以论文、报告等形式考核专用)二○一四 ～二○一五 学年度第 2 学期 课程编号 1700470001 课程名称 计算机控制技术 主讲教师 评分 学 号 姓名 专业年级 12测控技术与仪器 教师评语： 题目： 数字PID控制算法的参数整定具有结构简单、易于实现不依赖于数学模型、鲁棒性好、适用面广等优点，在工业控制中被广泛采用。计算机控制系统的模拟化设计思想，将模拟PID控制算法离散化，得到等效的数字PID控制算法，并用计算机加以实现请文献，PID控制器参数整定方法新发展，要求一种教材未提的整定方法注明文献出处。 数字PID控制算法 1.1数字PID控制算法的含义 在计算机控制系统中，按偏差信号的比例、积分和微分进行控制的控制器称为PID控制器，其控制规律称为PID控制算法。PID控制算法具有结构简单、易于实现、不依赖于数学模型、鲁棒性强、使用面广等优点，在工业工程控制系统中被广泛应用。PID控制算法是目前技术最成熟、应用最为普遍的一种控制方法。 按照计算机控制系统的模拟化设计思想，将连续系统的模拟PID控制算法进行离散化处理，得到近似等效的数字PID控制算法，并用计算机加以实现，从而使PID控制算法具有更大的灵活性和适用性。 1.2标准数字PID控制算法 PID控制器是一种线性控制器，它将给定值与实际输出值的偏差 的比例、积分和微分进行线性组合，形成控制量 输出，如图3-1所示。 图3-1 PID控制器方框图 因此，连续系统中PID控制器的传递函数为 (1-1) PID控制规律为 (1-2) 其中， 为比例系数， 为积分时间常数， 为微分时间常数， 为PID控制器的输入， 为PID控制器的输出。 由式（1-1）和式（1-2）可知，PID控制器的输出是由比例控制、积分控制和微分控制三项组成，三项在控制器中所起的控制作用相互独立。因此，在实际应用中，根据被控对象的特性和控制要求，可以选择其结构，形成不同形式的控制器，如比例（P）控制器，比例积分（PI）控制器，比例微分（PD）控制器等。这些控制器采用的是计算机控制系统模拟化设计方法，要用计算机实现连续系统中的模拟PID控制规律，就要对其进行离散化处理，变成数字PID控制器。在采样周期远小于信号变化周期时，可作如下近似： (1-3) 式中，T为采样周期，k=1，2，3...j...k为采样序列。 PID控制规律： （1-4） 将（1-3）带入（1-4）中，有： (1-5) 为了方便计算，将上式变为： (1-6) 式中， e(k) 是数字PID控制器的输入，为第 k 个采样时刻的偏差值； u(k) 是 第k个采样时刻数字PID控制器的输出； 为积分系数。