PID控制器幻灯片.pptVIP

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? 计算史密斯预估器中间值m(k) k k q(k-N) m(k) N ? 计算史密斯预估器输出Cτ(k) ? 计算PID控制器输入偏差ec(k) ? 计算PID控制算式 四、 串级控制 例:煤气加热炉串级温度控制系统 煤气 空气 PC TC 加 热 炉 温度 压力 主控 制器 付控 制器 保持器 付对象 主对象 R1(t) R1(k)e1(k) R2(k) e2(k) Δu2(k) C2(t) C1(t) - - C2(k) C1(k) 双回路串级控制系统计算顺序 ? 计算主回路的偏差 ? 主控制器的计算(位置PID) ? 计算付回路的偏差 ? 付控制器的计算(增量PID) 五、 前馈控制系统的设计 前馈控制系统:当被测的干扰进入控制对象时,前馈控制预先调整控制作用,使被控变量保持在给定值上。 F f f f 设:u1=0,并设输出的干扰为0,则有 完全补偿的条件 F f f f 若: 前馈控制器为: F f f k k k 离散化: 前馈-反馈计算机控制系统计算顺序为: ? 计算反馈控制的偏差 ? 反馈控制器输出(PID) ? 计算前馈补偿器输出 ? 总控制量输出 六、 解耦控制 参数整定的基本概念 通过调整控制台参数(Kc、Ti、Td,), 使控制器的特性与被控过程的特性相匹配, 以满足某种反映控制系统质量的性能指标。 数字PID的参数整定 除了Kc、Ti、Td 外,还需要确定系统的采样周期(控制周期)T 第三节 数字PID参数的整定 ● 采样周期的选择 ? 对于响应快、波动大、容易受干扰影响的过程,应该选取较短的采样周期;反之,则长一些。 ? 过程纯滞后较明显,采样周期可与纯滞后时间大致相等。 选取采样周期时应考虑的几个因素: ? 采样定理 ,经验公式 ? 随动系统和抗干扰的性能,T小些 ? 快速系统,T应小 ? 考虑执行器的响应速度 ? 考虑计算机所承担的工作量及调节器成本,T大 ? 考虑对象所要求的调节品质(PID),T不能取得太小 二、PID参数对系统性能的影响 图 作用 缺点 P 加快调节,减少稳态误差 稳定性下降,甚至造成系统的不稳定 I 因为有误差,积分调节就进行,直至无差.消除稳态误差,提高无差度。 加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI调节器或PID调节器。 D 反映系统偏差信号变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用。可以减少超调,减少调节时间。 微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,对系统抗干扰不利。微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规蓄料目结合,组成PD或PID控制. 控制规律的选择: 1、对于一阶惯性环节,负荷变换不大,工艺要求不高,可采用比例控制。例如,压力、液位控制。 2、对于一阶惯性环节与纯滞后环节串联的对象,负荷变化不大,控制精度要求高,可采用比例积分控制 3、对于纯滞后较大,负荷变化较大,控制要求高的场合,可采用比例微分控制,如蒸汽温度控制,PH值控制 4、当对象为高阶又有滞后特性时,控制要求高,则采用PID控制,并运用多种控制级联手段。 理论整定方法:依赖于被控对象的数学模型; 仿真寻优方法 工程整定方法:近似的经验方法,不依赖模型。 扩充临界比例带法,扩充响 应曲线法 三、扩充临界比例带法 扩充临界比例带法是模拟调节器中使用的临界比例带法(也称稳定边界法)的扩充,是一种闭环整定的实验经验方法。按该方法整定PID参数的步骤如下: (1)选择一个足够短的采样周期 。所谓足够短,具体地说就是采样周期选择为对的纯滞后时间的1/10以下。 (2)将数字PID控制器设定为纯比例控制,并逐步减小比例带 ( ),使闭环系统产生临界振荡。此时的比例带和振荡周期称为临界比例带 和临界振荡周期 。 (3)选定控制度。所谓控制度,就是以模拟调节器为基准,将DDC的控制效果与模拟调节器的控制效果相比较。控制效果的评价函数通常采用 ( 最小的误差平方积分)表示。 控制度 (9-22) 实际应用中并不需要计算出两个误差的平方积分,控制度仅表示控制效果的物理概念。例如,当控制度为1.05时,就是指DDC控制与模拟控制效果基本相同;控制度为2.0时,是指DDC控制比模拟控制效果差。 (4)根据选定的控制度查

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