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【电子设计大赛专营】计算机控制数字PID控制算法.ppt

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15:26,1,,第4章 Chapter 4 数字PID控制算法 Data PID Control Arithmetic,,各位同仁,有需要帮助的,可以跟我联系。加我QQ就行,具体的联系方式在店铺里,大家要多多关注一下我的店铺哦! PID算法很简单的,我是学自动控制的,PID 算法我用的很多,有什么不明白的地方,与我联系。 【电子设计大赛专营店】网址:http://electronicsmart.taobao.com/旺旺ID:猴脑堵塞另外,你们如果有什么需要的部件,可以联系我,我帮你们统一订购。,15:26,2,15:26,3,引言,在过程控制中,PID控制算法是应用最为广泛的一种控制规律。它具有原理简单、易于实现、鲁棒性强和适用面广等优点,在计算机用于生产过程控制以前,模拟PlD调节器几乎一直占垄断地位。计算机的出现和它在过程控制中的应用使这种情况开始有所改变。,15:26,4,近20年来相继出现一批复杂的,只有计算机才能实现的控制算法。然而,目前即使在过程计算机控制中,PID控制仍然是应用最广泛的控制算法。不过,用计算机实现PID控制,就不仅仅是简单地把PID控制规律数字化,而是进一步与计算机的逻辑判断功能结合起来,使PID控制更加灵活多样,更能满足生产过程提出的各种要求。,15:26,5,本章主要内容,4.1 概述 4.2 准连续PID控制算法 4.3 对标准PID算法的改进 4.4 干扰的抑制 4.5 PID调节器参数的选择 4.6 本章总结,15:26,6,第一节 Unit 1,概述,15:26,7,概述,按偏差的比例、积分和微分进行控制的调节器简称为PID( Proportional - Integral - Differential )调节器 PID调节是连续系统中技术最成熟、应用最广泛的一种调节方式,其调节的实质是根据输入的偏差值,按比例、积分、微分的函数关系进行运算,其运算结果用于输出控制。 在实际应用中,根据具体情况,可以灵活地改变PID的结构,取其一部分进行控制,15:26,8,PID:Proportional Integral Derivative PID控制:对偏差信号e(t)进行比例、积分和微分运算变换后形成的一种控制规律。“利用偏差、消除偏差”,PID控制器的输入输出关系为:,在很多情形下,PID 控制并不一定需要全部的三项控制作用,而是可以方便灵活地改变控制策略,实施P、PI、PD 或PID 控制。,15:26,9,概述(2),PID调节器的优点★ 技术成熟 ★ 易被人们熟悉和掌握 ★ 不需要建立数学模型 ★ 控制效果好,15:26,10,概述(3),PID控制实现的控制方式◆ 模拟方式:用电子电路调节器,在调节器中,将被测信号与给定值比较,然后把比较出的差值经PID电路运算后送到执行机构,改变给进量,达到调节之目的。◆ 数字方式:用计算机进行PID运算,将计算结果转换成模拟量,输出去控制执行机构。,15:26,11,第二节 Unit 2,准连续PID控制算法,15:26,12,准连续PID控制算法,模拟PID调节器,,15:26,13,P(比例)控制,准连续PID控制算法(2),其中: — 比例系数,,,,,,,,,,,,,,,,R2,R1,e(t),u(t),-,+,15:26,14,P控制对系统性能的影响: 迅速反应误差 Kp1时:a. 开环增益加大,稳态误差减小;b. 幅值穿越频率增大,过渡过程时间缩短;c. 系统稳定程度变差。,Kp1时,对系统性能的影响正好相反。,15:26,15,准连续PID控制算法(3),◆ 比例积分调节器其中: — 积分时间常数,特点:无静差控制,但容易引起超调,甚至出现振荡,Ti增大,则积分作用弱,将减慢消除静差的过程,但可减小超调,提高稳定性; 对于滞后较小的对象,Ti可选的小一些,如流量、压力等对滞后较大的对象,Ti可选得大些,如温度等,15:26,16,(积分)控制,,,,,,,,,,,,,,,C,R,e(t),u(t),-,+,15:26,17,准连续PID控制算法(4),◆ 比例微分调节器其中: — 微分时间常数,微分作用:减小超调,克服振荡, 提高稳定性,改善系统动态特性,注意 u0为偏差 e=0 时的调节器输出, 又称之为稳态工作点。,15:26,18,D(微分)控制,,,,,,,,,,,,,,,R,C,ui(t),uo(t),-,+,15:26,19,准连续PID控制算法(5),◆ 比例积分微分调节器,特点:微分作用的引入将有助于减小超调,克服振荡,使系统趋于稳定。这将加快系统的动作速度,减小调整时间,从而改善了系统的动态性能。实际上,微分作用的引入降低了系统抗干扰能力,尤其是高频尖峰干扰情况更严重,所以一般 不选太大。,15:26
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