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PID控制技术;PID概述 模拟PID控制 数字PID控制 PID控制举例;PID概述;;优点：控制的结果总是使实际水位的高度恒等于期望值。;控制系统标准框图;a.比例环节P; 设流入的流量为x，活塞的移动距离为y，S为活塞的截面积，t为时间。;对质量为M的物体施一水平力f，当力为定值f0时，可以得出时间t后的速度;c.微分环节D; 下面我们来说明一下在反馈控制中常用的PID控制。在PID控制的名称中，P指proportional(比例），I指integral（积分），D指derivative（微分），这意味着可利用偏差，偏差的积分值，偏差的微分值来控制。;或; 式中，kP称为比例增益；kI称为积分增益；kD称为微分增益。它们是影响控制规律特性的参数，统称为反馈增益。而TI(=kP/kI) 称为积分时间，TD(=kD/kP) 称为微分时间，分别具有时间量纲。PID控制规律的传递函数可表示为: ;PID控制器的三个参数有不同的控制作用。;计算机控制技术课程讲义;计算机控制技术课程讲义;计算机控制技术课程讲义;18;19;20;21;22;23;24;25; 模拟PID控制原理框图： ; 模拟PID控制数学表达式： ; 比例部分： 比例环节的作用是对偏差瞬间作出反应； 控制作用的强弱取决于比例系数； 1)比例系数越大，控制作用越强，则过渡过程越快，控制过程的静态偏差也就越小。 2)比例系数越大，也越容易产生振荡，破坏系统的稳定性。 比例系数选择必须恰当，才能过渡时间少， 静差小而又稳定的效果。 ;只要存在偏差，则它的控制作用就不断增加，仅当偏差为零，该项为常数，故积分部分可以消除系统的偏差； 积分比分虽可以消除静态误差，但也会降低系统的响应速度，增加系统的超调量； 1)积分常数越大，积分的积累作用越弱，这时系统在过渡时不会产生振荡，但会减慢静态误差的消除过程。 2)积分常数较小，则积分的作用较强，这时系统过渡时间中有可能产生振荡，不过消除偏差所需的时间较短。 ;微分部分除了可以消除静态误差之外，还可以加快调节过程； 微分部分根据偏差的变化趋势进行控制，有助于减小超调量，克服振荡，使系统趋于稳定； 1)微分常数越大，微分部分抑制偏差变化的作用越强； 2)微分常数越小，则微分部分反抗偏差变化的作用越弱。 ;模拟PID控制;位置式PID算法 增量式PID算法 控制器参数整定 PID算法的改进; 计算机控制是一种采样控制,所以必须对模拟PID控制的算法进行离散化处理, 经过数学变换后,易得位置式PID算法的数学表达式： ;位置式PID算法缺点： 每次输出均与过去状态有关，计算时工作量大； 如果计算机出现故障，可能造成严重的生产事故； ; 增量式PID算法是指数字控制器的输出只是控制量的增量 ,其数学表达式： ;凑试法 经验法 临界比例法 ; 凑试法是通过模拟（或闭环）运行观察系统的响应曲线（例如阶跃响应），然后根据各调节参数对系统响应的大致影响，反复凑试参数，以达到满意的响应，从而确定PID的调节参数。; 用凑试法确定PID参数需要经过多次反复的实验，为了减少凑试次数，提高工作效率，可以借鉴他人的经验，并根据一定的要求，事先做少量的实验，以得到若干基准参数，然后按照经验公式，用这些基准参数导出PID控制参数，这就是经验法。; 在实际的控制系统中，控制变量实际输出值往往受到执行机???性能的约束而被限制在有限的范围内，即： 如果微机输出的控制变量在上述范围内，那么PID控制可以达到预期的效果，一旦超出上述范围，则实际执行的控制量就不再是计算值，有此将引起不期望的效应，称饱和效应。 ;PID位置算法的积分饱和现象 ;克服积分饱和方法—遇限制削弱积分法 ;克服积分饱和方法—积分分离法 ;克服积分饱和方法—积分分离法 ;PID参数自动整定; PID控制的应用举例;PID控制应用于激光光程差锁定;PID控制应用于激光光程差锁定;1、恒定功率控制系统的设计与测试； 2、光学斩波器的转速控制 ;Thank you!