第9章數(shù)字PID控制算法

1、第九章 數(shù)字PIDPID控制 PIDPID控制控制 本章重點本章重點 v 什么是什么是PID調節(jié)器調節(jié)器 v PID控制規(guī)律控制規(guī)律 v 數(shù)字數(shù)字PID控制規(guī)律控制規(guī)律 v 數(shù)字數(shù)字PID算法的改進算法的改進 v 數(shù)字數(shù)字PID調節(jié)器參數(shù)整定調節(jié)器參數(shù)整定 第九章 數(shù)字PIDPID控制 引言引言 計算機控制系統(tǒng)的典型結構：計算機控制系統(tǒng)的典型結構： 第九章 數(shù)字PIDPID控制 數(shù)字控制器的兩種基本設計方法：數(shù)字控制器的兩種基本設計方法： v模擬化設計方法模擬化設計方法 按連續(xù)系統(tǒng)進行初步設按連續(xù)系統(tǒng)進行初步設 計計,然后通過某種近似然后通過某種近似,將將 連續(xù)控制器離散化為數(shù)字連續(xù)控制器離散

2、化為數(shù)字 控制器控制器 。例如：數(shù)字。例如：數(shù)字PID 控制器?？刂破鳌?v 離散化設計方法離散化設計方法 在已知受控對象模型在已知受控對象模型 的前提下，直接根據(jù)的前提下，直接根據(jù) 采樣控制理論來設計采樣控制理論來設計 數(shù)字控制器。例如：數(shù)字控制器。例如： 最小拍控制器。最小拍控制器。 引言引言 第九章 數(shù)字PIDPID控制 什么是什么是PID調節(jié)器調節(jié)器? PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的偏差，利控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的偏差，利 用偏差的比例（用偏差的比例（Proportional)、積分、積分 (Integeral)、微分、微分(Derivative)計算出計算出 控制量進行調節(jié)的控制器?？刂屏窟M

3、行調節(jié)的控制器。 引言引言 第九章 數(shù)字PIDPID控制 PID控制實現(xiàn)的控制方式控制實現(xiàn)的控制方式 模擬方式：用電子電路調節(jié)器，在調節(jié)器中，將被模擬方式：用電子電路調節(jié)器，在調節(jié)器中，將被 測信號與給定值比較，然后把比較出的差值經測信號與給定值比較，然后把比較出的差值經PID電路運電路運 算后送到執(zhí)行機構，改變給進量，達到調節(jié)之目的。算后送到執(zhí)行機構，改變給進量，達到調節(jié)之目的。 數(shù)字方式：用計算機進行數(shù)字方式：用計算機進行PID運算，將計算結果轉換運算，將計算結果轉換 成模擬量，輸出去控制執(zhí)行機構。成模擬量，輸出去控制執(zhí)行機構。 引言引言 第九章 數(shù)字PIDPID控制 引言引言 PID的優(yōu)

4、點的優(yōu)點: v技術成熟技術成熟 、結構簡單、易于調整結構簡單、易于調整 v 不需要建立數(shù)學模型不需要建立數(shù)學模型 v 控制效果好控制效果好 PID控制器問世至今已有近控制器問世至今已有近70 年歷史，它以其結構簡單、穩(wěn)年歷史，它以其結構簡單、穩(wěn) 定性好、工作可靠、調整方便定性好、工作可靠、調整方便 而成為工業(yè)控制的主要技術之而成為工業(yè)控制的主要技術之 一一 當被控對象的結構和參數(shù)不當被控對象的結構和參數(shù)不 能完全掌握，或得不到精確能完全掌握，或得不到精確 的數(shù)學模型時，控制理論的的數(shù)學模型時，控制理論的 其它技術難以采用，這時應其它技術難以采用，這時應 用用PID控制技術最為方便控制技術最為方

5、便 第九章 數(shù)字PIDPID控制 高精度測量、數(shù)據(jù)采集兼容的高精度測量、數(shù)據(jù)采集兼容的 PID調節(jié)儀表，具有人工智能化調節(jié)儀表，具有人工智能化 的的PID參數(shù)自整定功能，適用于參數(shù)自整定功能，適用于 溫度、壓力、液位、瞬時流量等溫度、壓力、液位、瞬時流量等 物理量的精確測量及控制。帶手物理量的精確測量及控制。帶手 動動/自動無擾動切換功能。具備通自動無擾動切換功能。具備通 訊、變送、饋電等多種輔助功能。訊、變送、饋電等多種輔助功能。 萬能輸入適配多種傳輸信號。輸萬能輸入適配多種傳輸信號。輸 出采用當今最先進的模塊化結構，出采用當今最先進的模塊化結構， 功能靈活配制，報警可任意阻態(tài)功能靈活配制，

6、報警可任意阻態(tài) 設置。設置。 引言引言 KH103智能智能PID調節(jié)儀調節(jié)儀 第九章 數(shù)字PIDPID控制 連續(xù)控制系統(tǒng)的連續(xù)控制系統(tǒng)的PID控制規(guī)律控制規(guī)律 模擬模擬PID控制系統(tǒng)框圖：控制系統(tǒng)框圖： 控制結構：控制結構：P、PI、PD、PID 第九章 數(shù)字PIDPID控制 連續(xù)控制系統(tǒng)的連續(xù)控制系統(tǒng)的PID控制規(guī)律控制規(guī)律(續(xù)續(xù)) PID控制器的微分方程和傳遞函數(shù)形式為控制器的微分方程和傳遞函數(shù)形式為: P ID (9-1) (9-2) 第九章 數(shù)字PIDPID控制 連續(xù)控制系統(tǒng)的連續(xù)控制系統(tǒng)的PID控制規(guī)律控制規(guī)律(續(xù)續(xù)) 1. 比例調節(jié)器（比例調節(jié)器（P） 比例控制是一種最簡單的控制方

7、式。其控制器的輸出比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出 與輸入偏差信號成比例關系。微分方程為與輸入偏差信號成比例關系。微分方程為: u(t)=KPe(t) (9-3) 式中：式中： u(t)為調節(jié)器輸出；為調節(jié)器輸出；Kp為比例系數(shù)；為比例系數(shù)；e(t)為調節(jié)為調節(jié) 器輸入偏差。由上式可以看出，調節(jié)器的輸出與輸入器輸入偏差。由上式可以看出，調節(jié)器的輸出與輸入 偏差成正比。因此，只要偏差出現(xiàn)，就能及時地產生偏差成正比。因此，只要偏差出現(xiàn)，就能及時地產生 與之成比例的調節(jié)作用，具有調節(jié)及時的特點。比例與之成比例的調節(jié)作用，具有調節(jié)及時的特點。比例 調節(jié)器的特性曲線，如圖所示。調節(jié)器的特性

8、曲線，如圖所示。 第九章 數(shù)字PIDPID控制 圖圖9-2 階躍響應特性曲線階躍響應特性曲線 連續(xù)控制系統(tǒng)的連續(xù)控制系統(tǒng)的PID控制規(guī)律控制規(guī)律(續(xù)續(xù)) 第九章 數(shù)字PIDPID控制 應用應用MATLAB仿真用例圖仿真用例圖 連續(xù)控制系統(tǒng)的連續(xù)控制系統(tǒng)的PID控制規(guī)律控制規(guī)律(續(xù)續(xù)) 第九章 數(shù)字PIDPID控制 Kp=1,ki=0,kd=0 kp=5, ki=0,kd=0 連續(xù)控制系統(tǒng)的連續(xù)控制系統(tǒng)的PID控制規(guī)律控制規(guī)律(續(xù)續(xù)) 第九章 數(shù)字PIDPID控制 kp=12, ki=0,kd=0 連續(xù)控制系統(tǒng)的連續(xù)控制系統(tǒng)的PID控制規(guī)律控制規(guī)律(續(xù)續(xù)) 第九章 數(shù)字PIDPID控制 控制規(guī)律

9、控制規(guī)律: v當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。 （Steady-state error）Kp ,穩(wěn)態(tài)誤差越小穩(wěn)態(tài)誤差越小, 但不能消除。但不能消除。 v改變改變Kp可以改變比例作用，可以改變比例作用，Kp ,控制作控制作 用越強，系統(tǒng)響應越快，但會帶來超調和用越強，系統(tǒng)響應越快，但會帶來超調和 振蕩。振蕩。 連續(xù)控制系統(tǒng)的連續(xù)控制系統(tǒng)的PID控制規(guī)律控制規(guī)律(續(xù)續(xù)) 第九章 數(shù)字PIDPID控制 2. 比例積分調節(jié)器（比例積分調節(jié)器（PI） 所謂比例積分調節(jié)器是指在原來所謂比例積分調節(jié)器是指在原來P調節(jié)器的基調節(jié)器的基 礎上再加上礎上再加上I調節(jié)器。

10、方程為：調節(jié)器。方程為： 式中：式中：TI是積分時間常數(shù)，它表示積分速度是積分時間常數(shù)，它表示積分速度 的大小，的大小，TI越大，積分速度越慢，積分作用越弱。越大，積分速度越慢，積分作用越弱。 積分作用的響應特性曲線，如圖積分作用的響應特性曲線，如圖9-3所示。所示。 連續(xù)控制系統(tǒng)的連續(xù)控制系統(tǒng)的PID控制規(guī)律控制規(guī)律(續(xù)續(xù)) )( 1 )()(dtte T teKptu I (9-4) 第九章 數(shù)字PIDPID控制 圖圖9-3 PI調節(jié)器的輸出特性曲線調節(jié)器的輸出特性曲線 e(t) y 0 0 t t y1=KP e(t) K1 KP e(t) y2 連續(xù)控制系統(tǒng)的連續(xù)控制系統(tǒng)的PID控制規(guī)

11、律控制規(guī)律(續(xù)續(xù)) 第九章 數(shù)字PIDPID控制 Kp=0.1,ki=2,kd=0 連續(xù)控制系統(tǒng)的連續(xù)控制系統(tǒng)的PID控制規(guī)律控制規(guī)律(續(xù)續(xù)) 第九章 數(shù)字PIDPID控制 控制規(guī)律：控制規(guī)律： v比例比例+積分積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進入控制器，可以使系統(tǒng)在進入 穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。 v改變改變Ti可以改變積分作用，可以改變積分作用，Ti ，積分作，積分作 用越強，系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差的時間越短，用越強，系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差的時間越短， 但也能給系統(tǒng)帶來較大的超調和振蕩。但也能給系統(tǒng)帶來較大的超調和振蕩。 連續(xù)控制系統(tǒng)的連續(xù)控制系統(tǒng)的PID控制規(guī)律控制規(guī)律(續(xù)續(xù)) 第九章 數(shù)

12、字PIDPID控制 3. 比例積分微分調節(jié)器（比例積分微分調節(jié)器（PID） 為了進一步改善調節(jié)品質，往往把比例、積分為了進一步改善調節(jié)品質，往往把比例、積分 、 微分三種作用組合起來，形成微分三種作用組合起來，形成PID調節(jié)器。調節(jié)器。 理想的理想的PID微分方程為：微分方程為： (9-5) 連續(xù)控制系統(tǒng)的連續(xù)控制系統(tǒng)的PID控制規(guī)律控制規(guī)律(續(xù)續(xù)) u(t)= 第九章 數(shù)字PIDPID控制 圖圖9-4 PID調節(jié)器對階躍響應特性曲線調節(jié)器對階躍響應特性曲線 e(t) y 0 0 t t KP e(t) KP K1 e(t) KP KD e(t) 連續(xù)控制系統(tǒng)的連續(xù)控制系統(tǒng)的PID控制規(guī)律控制

13、規(guī)律(續(xù)續(xù)) 第九章 數(shù)字PIDPID控制 kp=10,ki=10,kd=0.0000001kp=18,ki=7,kd=0 連續(xù)控制系統(tǒng)的連續(xù)控制系統(tǒng)的PID控制規(guī)律控制規(guī)律(續(xù)續(xù)) 第九章 數(shù)字PIDPID控制 控制規(guī)律：控制規(guī)律： v對有較大慣性或滯后的被控對象，比例對有較大慣性或滯后的被控對象，比例 +微分微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調節(jié)過控制器能改善系統(tǒng)在調節(jié)過 程中的動態(tài)特性，減小超調和振蕩。程中的動態(tài)特性，減小超調和振蕩。 v改變改變Td能改變微分作用，能改變微分作用， Td ，微分微分 作用越強。作用越強。 連續(xù)控制系統(tǒng)的連續(xù)控制系統(tǒng)的PID控制規(guī)律控制規(guī)律(續(xù)續(xù)) 第九章 數(shù)

14、字PIDPID控制 PID算法的數(shù)字實現(xiàn)算法的數(shù)字實現(xiàn) v位置式位置式PID算法算法 v增量式增量式PID算法算法 vPID算法的程序實現(xiàn)算法的程序實現(xiàn) 第九章 數(shù)字PIDPID控制 由公式（由公式（9-5）可知，在模擬調節(jié)系統(tǒng)中，）可知，在模擬調節(jié)系統(tǒng)中，PID控制算法控制算法 的模擬表達式為：的模擬表達式為： 式中：式中：y(t)調節(jié)器的輸出信號；調節(jié)器的輸出信號； e(t)調節(jié)器的偏差信號，它等于給定值與測量值調節(jié)器的偏差信號，它等于給定值與測量值 之差；之差； KP 調節(jié)器的比例系數(shù)；調節(jié)器的比例系數(shù)； TI 調節(jié)器的積分時間；調節(jié)器的積分時間； TD 調節(jié)器的微分時間。調節(jié)器的微分時

15、間。 PID算法的數(shù)字實現(xiàn)算法的數(shù)字實現(xiàn)(續(xù)續(xù)) (9-6) 第九章 數(shù)字PIDPID控制 在計算機控制系統(tǒng)中在計算機控制系統(tǒng)中,PID控制規(guī)律的實現(xiàn)必控制規(guī)律的實現(xiàn)必 須用數(shù)值逼近的方法須用數(shù)值逼近的方法,當采樣周期相當短時當采樣周期相當短時,用用 求和代替積分求和代替積分,用后向差分代替微分用后向差分代替微分,使模擬使模擬 PID調節(jié)器離散化為差分方程。調節(jié)器離散化為差分方程。 t k i iTedtte 0 0 )()( T keke dt tde) 1()()( PID算法的數(shù)字實現(xiàn)算法的數(shù)字實現(xiàn)(續(xù)續(xù)) T控制周期，n控制周期序號（n0，1，2） 第九章 數(shù)字PIDPID控制 ) 1

16、()( )()()( 0 T keke Tie Ti T keKpku D k i )1()( )()()( 0 T keke Tie Ti T keKpku D k i (9-6) 模擬儀表調節(jié)器的調節(jié)動作是連續(xù)的，任何瞬模擬儀表調節(jié)器的調節(jié)動作是連續(xù)的，任何瞬 間的輸出控制量間的輸出控制量u都對應于執(zhí)行機構的位置，都對應于執(zhí)行機構的位置， 故稱上式為位置式故稱上式為位置式PID算法。算法。 1.位置式位置式PID算法：算法： PID算法的數(shù)字實現(xiàn)算法的數(shù)字實現(xiàn)(續(xù)續(xù)) 缺點：需累加缺點：需累加e(k)，占存儲空間，且不便于編程，占存儲空間，且不便于編程 第九章 數(shù)字PIDPID控制 2.增

17、量式增量式PID算法：算法： 根據(jù)上式不難得出根據(jù)上式不難得出u(k-1)的表達式：的表達式： )2() 1( )() 1() 1( 1 0 T keke Tie Ti T keKpku D k i (9-7) 將（將（9-6）減（）減（9-7）得：）得： )2() 1(2)()()1()( ) 1()()( kekekeKkeKkekekp kukuku DI PID算法的數(shù)字實現(xiàn)算法的數(shù)字實現(xiàn)(續(xù)續(xù)) 第九章 數(shù)字PIDPID控制 式中式中 Kp稱為比例增益稱為比例增益 KI=Kp T/Ti稱為積分系數(shù)稱為積分系數(shù) KD=KpTD /T稱為微分系數(shù)稱為微分系數(shù) PID算法的數(shù)字實現(xiàn)算法的數(shù)

18、字實現(xiàn)(續(xù)續(xù)) 第九章 數(shù)字PIDPID控制 位置式與增量式位置式與增量式PID控制控制算法的比較算法的比較 增量式增量式PID算法只需保持當前時刻以前三個時刻的誤差即算法只需保持當前時刻以前三個時刻的誤差即 可。它與位置式可。它與位置式PID相比，有下列優(yōu)點：相比，有下列優(yōu)點： （1）位置式位置式PID算法每次輸出與整個過去狀態(tài)有關，計算法每次輸出與整個過去狀態(tài)有關，計 算式中要用到過去誤差的累加值，因此，容易產生較大算式中要用到過去誤差的累加值，因此，容易產生較大 的累積計算誤差。而增量式的累積計算誤差。而增量式PID只需計算增量，計算誤差只需計算增量，計算誤差 或精度不足時對控制量的計算

19、影響較小?；蚓炔蛔銜r對控制量的計算影響較小。 （2）控制從手動切換到自動時，位置式控制從手動切換到自動時，位置式PID算法必須先算法必須先 將計算機的輸出值置為原始閥門開時，才能保證無沖擊將計算機的輸出值置為原始閥門開時，才能保證無沖擊 切換。若采用增量算法，與原始值無關，易于實現(xiàn)手動切換。若采用增量算法，與原始值無關，易于實現(xiàn)手動 到自動的無沖擊切換。到自動的無沖擊切換。 PID算法的數(shù)字實現(xiàn)算法的數(shù)字實現(xiàn)(續(xù)續(xù)) 第九章 數(shù)字PIDPID控制 PID算法的數(shù)字實現(xiàn)算法的數(shù)字實現(xiàn)(續(xù)續(xù)) 第九章 數(shù)字PIDPID控制 PID控制算法的程序設計控制算法的程序設計 位置式位置式PID控制算法的

20、程序設計控制算法的程序設計 思路： 將三項拆開，并應用遞推進行編 程 比例輸出 積分輸出 微分輸出 1 0 () k kPkIjDkk j uK eKeKee ( ) PPk P kK e 0 ( )(1) k IIjIkI j P kKeK eP k 1 ( )() DDkk P kKee /,/ IpIDpD KK T TKK TT 第九章 數(shù)字PIDPID控制 PID控制算法的程序設計控制算法的程序設計 增量式增量式PID控制算法的程序設計控制算法的程序設計 初始化時，需首先置入調節(jié)參數(shù)初始化時，需首先置入調節(jié)參數(shù) d0，d1，d2和設定值和設定值w，并設置誤差，并設置誤差 初值初值ei

21、 = ei1 = ei2 = 0 01122kkkk ud ed ed e 第九章 數(shù)字PIDPID控制 數(shù)字數(shù)字PID算法的改進算法的改進 積分飽和作用及其抑制積分飽和作用及其抑制 積分飽和：如果執(zhí)行機構已到極限位置，仍然不能消除偏差，積分飽和：如果執(zhí)行機構已到極限位置，仍然不能消除偏差， 由于積分的作用，盡管計算由于積分的作用，盡管計算PID差分方程式所得的運算結果繼續(xù)增大差分方程式所得的運算結果繼續(xù)增大 或減小，但執(zhí)行結構已無相應的動作，控制信號則進入深度飽和區(qū)?；驕p小，但執(zhí)行結構已無相應的動作，控制信號則進入深度飽和區(qū)。 影響：影響：飽和引起輸出超調，甚至產生震蕩，使系統(tǒng)不穩(wěn)定?？仫柡?/p>

22、引起輸出超調，甚至產生震蕩，使系統(tǒng)不穩(wěn)定。控 制品質變壞制品質變壞 改進方法：遇限削弱積分法、積分分離法、有效偏差法改進方法：遇限削弱積分法、積分分離法、有效偏差法 第九章 數(shù)字PIDPID控制 數(shù)字數(shù)字PID算法的改進算法的改進 遇限削弱積分法遇限削弱積分法 基本思想：一旦控制量進入飽和區(qū)，則基本思想：一旦控制量進入飽和區(qū)，則 停止進行增大積分的運算。停止進行增大積分的運算。 第九章 數(shù)字PIDPID控制 數(shù)字數(shù)字PID算法的改進算法的改進 積分分離法積分分離法 基本思想：當被控量和給定值偏差大時，取消積分控制，以免超調量過基本思想：當被控量和給定值偏差大時，取消積分控制，以免超調量過 大；

23、當被控量和給定值接近時，積分控制投入，消除靜差。大；當被控量和給定值接近時，積分控制投入，消除靜差。 一般PID 積分分離PID 開始引入積分作用 Y(t) t 0 P 第九章 數(shù)字PIDPID控制 數(shù)字數(shù)字PID算法的改進算法的改進 有效偏差法有效偏差法 基本思想：當算出的控制量超出限制范圍基本思想：當算出的控制量超出限制范圍 時，將相應的這一控制量的偏差值作為有時，將相應的這一控制量的偏差值作為有 效偏差值進行積分，而不是將實際偏差值效偏差值進行積分，而不是將實際偏差值 進行積分。進行積分。 10 0 () k D kPkjkk j I TT uKeeeeu TT 第九章 數(shù)字PIDPID

24、控制 數(shù)字數(shù)字PID調節(jié)器的整定調節(jié)器的整定 PID整定的理論方法整定的理論方法 通過調整通過調整PID的三個參數(shù)的三個參數(shù)KP、 、TI、TD ，將系統(tǒng)的閉環(huán) ，將系統(tǒng)的閉環(huán) 特征根分布在特征根分布在 s 域的左半平面的某一特定域內，以保證域的左半平面的某一特定域內，以保證 系統(tǒng)具有足夠的穩(wěn)定裕度并滿足給定的性能指標系統(tǒng)具有足夠的穩(wěn)定裕度并滿足給定的性能指標 只有被控對象的數(shù)學模型足夠精確時，才能把特征只有被控對象的數(shù)學模型足夠精確時，才能把特征 根精確地配置在期望的位置上，而大多數(shù)實際系統(tǒng)一般根精確地配置在期望的位置上，而大多數(shù)實際系統(tǒng)一般 無法得到系統(tǒng)的精確模型，因此理論設計的極點配置往

25、無法得到系統(tǒng)的精確模型，因此理論設計的極點配置往 往與實際系統(tǒng)不能精確匹配往與實際系統(tǒng)不能精確匹配 第九章 數(shù)字PIDPID控制 數(shù)字數(shù)字PID調節(jié)器的整定調節(jié)器的整定 理論整定方法：依賴于被控對象的數(shù)學模型； 仿真尋優(yōu)方法 工程整定方法：近似的經驗方法，不依賴模型。 擴充臨界比例帶法 擴充響應曲線法 第九章 數(shù)字PIDPID控制 數(shù)字數(shù)字PID調節(jié)器的整定調節(jié)器的整定 l擴充臨界比例帶法擴充臨界比例帶法是模擬調節(jié)器中使用的臨界比例帶法（也稱穩(wěn)定邊界法） 的擴充，是一種閉環(huán)整定的實驗經驗方法。 步驟：步驟： 選擇短的采樣頻率：一般選擇被控對象純滯后時間選擇短的采樣頻率：一般選擇被控對象純滯后時

26、間 的十分之一的十分之一 去掉積分與微分作用，讓系統(tǒng)在純比例的作用下，去掉積分與微分作用，讓系統(tǒng)在純比例的作用下， 逐漸較小比例度逐漸較小比例度 ( =1/kr），直到系統(tǒng)發(fā)生持續(xù)等幅振蕩。），直到系統(tǒng)發(fā)生持續(xù)等幅振蕩。 紀錄發(fā)生振蕩的臨界比例度和周期紀錄發(fā)生振蕩的臨界比例度和周期r及及Tr，根據(jù)，根據(jù)Ziegler- Nichols 提出的如表所列的經驗規(guī)則，直接查表得到提出的如表所列的經驗規(guī)則，直接查表得到PIDPID參參 數(shù)。數(shù)。 第九章 數(shù)字PIDPID控制 數(shù)字數(shù)字PID調節(jié)器的整定調節(jié)器的整定 調節(jié)器類型調節(jié)器類型KpTiTd P 調節(jié)器調節(jié)器 0.5Kr/ PI 調節(jié)器調節(jié)器 0

27、.45Kr0.85Tr/ PID 調節(jié)器調節(jié)器 0.6Kr0.5Tr0.12Tr 第九章 數(shù)字PIDPID控制 數(shù)字數(shù)字PID調節(jié)器的整定調節(jié)器的整定 l擴充響應曲線法擴充響應曲線法與上述閉環(huán)整定方法不同，擴充響應曲線法是一種 開環(huán)整定方法。如果可以得到被控對象的動態(tài)特性曲線，那么就可以與模擬調節(jié)系統(tǒng) 的整定一樣，采用擴充響應曲線法進行數(shù)字PID的整定。 步驟：步驟： 數(shù)字控制器不接入控制系統(tǒng)，系統(tǒng)開環(huán)，并處于手數(shù)字控制器不接入控制系統(tǒng)，系統(tǒng)開環(huán)，并處于手 動狀態(tài)，再手動給對象輸入階躍信號。動狀態(tài)，再手動給對象輸入階躍信號。 紀錄系統(tǒng)對階躍信號的響應曲線紀錄系統(tǒng)對階躍信號的響應曲線 根據(jù)曲線求

28、得滯后時間根據(jù)曲線求得滯后時間 、被控對象的時間常數(shù)、被控對象的時間常數(shù)T 第九章 數(shù)字PIDPID控制 數(shù)字數(shù)字PID調節(jié)器的整定調節(jié)器的整定 在響應曲線拐點處（斜率最大）處作一切線，求滯后在響應曲線拐點處（斜率最大）處作一切線，求滯后 時間時間和被控對象的時間常數(shù)和被控對象的時間常數(shù)T 第九章 數(shù)字PIDPID控制 數(shù)字數(shù)字PID調節(jié)器的整定調節(jié)器的整定 根據(jù)選定的控制度，查表求得根據(jù)選定的控制度，查表求得T、Kp、TI、TD的值的值 控制度的定義：以模擬調節(jié)器為基準，將數(shù)字控制度的定義：以模擬調節(jié)器為基準，將數(shù)字PID的的 控制效果與模擬調節(jié)器的控制效果相比較，采用誤差平控制效果與模擬調節(jié)器的控制效果相比較，采用誤差平 方積分表示：方積分表示： 控制度的指標含意：控制度控制度的指標含意：控制度=1.05，數(shù)字，數(shù)字PID與模與模 擬控制效果相當；控制度擬控制效果相當；控制度=2.0，數(shù)字，數(shù)字PID比模擬調節(jié)器的比模擬調節(jié)器的 效果差效果差 2