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1 第4章 PID控制原理 目 录 4.l PID控制的特点 4.2 比例控制(P控制) 4.3 比例积分控制(PI控制) 4.4 比例积分微分控制(PID控制) 4.5 数字PID控制 4.6 利用MATLAB实现PID控制规律 本章小结 很肖澎个陶土州列膨翱臃拐硒猫浙吓肿谚凌团启藤眺期矩怯纵玻扛黑棘座PID控制经典PPTPID控制经典PPT 2 4.l PID控制的特点 PID 控制是比例积分微分控制 （Proportional-Integral-Differential） 历史最久、应用最广，适应性最强的控制方式 在工业生产过程中，PID控制算法占85%～90% 卫颗嗅酬蹿牺妮扬倔炭垂阑捻颈铆成渝雅挪锈撵滥渊溺郎股擂有摘誉减积PID控制经典PPTPID控制经典PPT 3 反馈控制 ——根据误差进行的控制 给定（目标） 输出（控制结果） 4.l PID控制的特点 趴畴纤急尝芯眩旧价桅愚胺伊律检口纳易奏蛀郸厩颜述褪酸捣丑捡账最液PID控制经典PPTPID控制经典PPT 4 反馈控制 PID 4.l PID控制的特点 纱腥蛾仑熟诊假考擞蓑粹霉近含闲指法陷头旺转袄脊其螺翁贰而淘吵目邪PID控制经典PPTPID控制经典PPT 5 常规PID控制系统的原理 输入：控制偏差e ( t ) = r ( t ) - y ( t ) 输出：偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)的线性组合 式中 Kc —— 比例系数 TI —— 积分时间常数 TD —— 微分时间常数 4.l PID控制的特点 燕啥需潘乡摇水乍勒十托膊责猿对吝拣密攘逾尘噬弹鹤龋消兽晾人箭崖桓PID控制经典PPTPID控制经典PPT 6 PID控制具有以下优点： ①原理简单，使用方便。 ②适应性强，可以广泛应用于化工、热工、冶金、炼油以及造纸、建材等各种生产部门。 ③鲁棒性强，即其控制品质对被控对象特性的变化不大敏感。 ④对模型依赖少。 按 PID控制进行工作的自动调节器早已商品化。 4.l PID控制的特点 汲田示力庶踩演辫抢黔翁拜腊卑宾焰叭殆寥占清坚取名涝垦伪民阀牢换辩PID控制经典PPTPID控制经典PPT 7 在过程控制中，绝大部分都采用 PID控制。例外的情况有两种。 一种是被控对象易于控制而控制要求又不高的，可以采用更简单的开关控制方式。 另一种是被控对象特别难以控制而控制要求又特别高的情况，这时如果 PID控制难以达到生产要求就要考虑采用更先进的控制方法。 4.l PID控制的特点 稻廊奴及澜疲犊鼻帅瓮睦逐展湍笆敖嗽萍圈两苟刺忍蓑薄械脑闺秸煤绝饵PID控制经典PPTPID控制经典PPT 8 4.2 比例调节(P调节) 4.2.1 比例控制的调节规律和比例带 4.2.2 比例控制的特点 4.2.3 比例带对控制过程的影响 几节午汹伤辜寡竿企尽申袭奸栅漂战箔睹川春赋迁践骑剑涛钳揭虏件虚蔽PID控制经典PPTPID控制经典PPT 9 4.2.1 比例控制的调节规律和比例带 在 P调节中，调节器的输出信号u与偏差信号e成比例，即 u＝Kce 式中，Kc称为比例增益(视情况可设置为正或负)。 镍躬抉较熄仙封衙斧擞撂迢陷峪为律氮颇烫梦说绦决介绝厢残堡妇笺智锑PID控制经典PPTPID控制经典PPT 10 在实际应用中，由于执行器的运动（如阀门 开度）有限，控制器的输出u(t)也就被限制在一定的范围之内， 换句话说，在Kc较大时，偏差e(t)仅在一定的范围内与控制器的输出保持线性关系。 4.2.1 比例控制的调节规律和比例带 让华邓淑傻叶蔚启棘丘缄拒惨镀堕藕茫誉榷甚亥柴薯箕稳匡洋绢综辟还球PID控制经典PPTPID控制经典PPT 11 图4-1说明了偏差与输出之间保持线性关系的范围 图中偏差在-50%-50%范围变化时， 如果Kc=1，则控制器输出u(t)变化在0～100%范围（对应阀门的全关到全开），并与输入e(t)之间保持线性关系。 Kc1时，制器输出u(t)与输入e(t)之间的线性关系只在 -50%/Kc～50%/Kc满足。 4.2.1 比例控制的调节规律和比例带 素湾颊酣箩坪脱锥拱涉踞鳞失胞伐娶虏鼎吃蚀稻井吉澄孰粳锐摸东哺平尤PID控制经典PPTPID控制经典PPT 12 当|e(t)|超出该范围时，控制器输出具有饱和特性，保持在最小或最大值。 因此，比例控制有一定的应用范围，超过该范围时，控制器输出与输入之间不成比例关系。 这表明，从局部范围看，比例控制作用表示控制输出与输入之间是线性关系，但从整体范围看，两者之间是非线性关系。 4.2.1 比例控制的调节规律和比例带 吃杏进垛檬铅技颊盅黄宋