1、第五章 數字PID控制算法之一內容提要n概述n準延續PID控制算法n對規范PID算法的改良nPID調理器的參數選擇n小結概述n按偏向的比例、積分和微分進展控制的調理器簡稱為PID Proportional - Integral - Differential 調理器nPID調理是延續系統中技術最成熟、運用最廣泛的一種調理方式，其調理的本質是根據輸入的偏向值，按比例、積分、微分的函數關系進展運算，其運算結果用于輸出控制。n在實踐運用中，根據詳細情況，可以靈敏地改動PID的構造，取其一部分進展控制概述2nPID調理器的優點n 技術成熟 n 易被人們熟習和掌握 n 不需求建立數學模型 n 控制效果好概

2、述3nPID控制實現的控制方式n 模擬方式：用電子電路調理器，在調理器中，將被測信號與給定值比較，然后把比較出的差值經PID電路運算后送到執行機構，改動給進量，到達調理之目的。n 數字方式：用計算機進展PID運算，將計算結果轉換成模擬量，輸出去控制執行機構。n調理器設計問題-. n終端控制器設計問題-. 000DisturbanceControlux0Controlufxx準延續PID控制算法n模擬PID調理器準延續PID控制算法2 比例調理器 其中： 控制器的輸出 比例系數 調理器輸入偏向 控制量的基準0PuK euuPKe0ue(t)y00ttKP e(t)比例作用：迅速反響誤差，但不能消

3、除穩態誤差，過大容易引起不穩定u準延續PID控制算法3 比例積分調理器其中： 積分時間常數001dtPIuKee tuTe(t)y00tte(t)y00tty1=KP e(t)K1 KP e(t)y2積分作用：消除靜差，但容易引起超調，甚至出現振蕩ITuu準延續PID控制算法4 比例微分調理器其中： 微分時間常數0ddPDeuKeTutDT微分作用：減小超調，抑制振蕩，提高穩定性，改善系統動態特性uu準延續PID控制算法5 比例積分微分調理器001dddtPDIeuKee tTuTte(t)y00tt KP e(t)KP K1 e(t)KP KD e(t)u準延續PID控制算法6n數字PID控

4、制算法n 用數值逼近的方法實現PID控制規律n 數值逼近的方法：用求和替代積分、用后向差分替代微分，使模擬PID離散化為差分方程n 兩種方式：位置式、增量式準延續PID控制算法7 位置式PID控制算法0( )dktjoje t tTe1d ( )dkkeee ttT位置式控制算法提供執行機構的位置uk，需求累計ek100()kDkPkjkkjITTuKeeeeuTT準延續PID控制算法8 增量式PID控制算法1111200()kDkPkjkkjITTuKeeeeuTT1112(2)DkkkPkkkkkkITTuuuKeeeeeeTT100()kDkPkjkkjITTuKeeeeuTT增量式控制

5、算法提供執行機構的增量uk ，只需求堅持現時以前3個時辰的偏向值即可準延續PID控制算法9 位置式與增量式PID控制算法的比較準延續PID控制算法10 增量式算法不需做累加，計算誤差和計算精度問題對控制量的計算影響較小；位置式算法要用到過去偏向的累加值，容易產生較大的累計誤差。 控制從手動切換到自動時，位置式算法必需先將計算機的輸出值置為原始值 u0 時，才干保證無沖擊切換；增量式算法與原始值無關，易于實現手動到自動的無沖擊切換。 在實踐運用中，應根據被控對象的實踐情況加以選擇。普通以為，在以閘管或伺服電機作為執行器件，或對控制精度要求較高的系統中，該當采用位置式算法；而在以步進電機或多圈電位

6、器作執行器件的系統中，那么應采用增量式算法。 準延續PID控制算法11 位置式PID控制算法的程序設計 思緒： 將三項拆開，并運用遞推進展編程 比例輸出 積分輸出 微分輸出10()kkPkIjDkkjuK eKeKee( )PPkP kK e0( )(1)kIIjIkIjP kKeK eP k1( )()DDkkP kKee/,/IpIDpDKK T TKK TT( )( )wkyk準延續PID控制算法12 增量式PID控制算法的程序設計 初始化時，需首先置入調理參數d0，d1，d2和設定值w，并設置誤差初值ei = ei1 = ei2 = 0 01122kkkkud ed ed e?對規范PID算法的改良n積分飽和作用及其抑制n 積分飽和：假設執行機構已到極限位置，依然不能消除偏向，由于積分的作用，雖然計算PID差分方