過程儀表第5章數(shù)字調(diào)節(jié)器課件

1、1第第5章章 數(shù)字調(diào)節(jié)器數(shù)字調(diào)節(jié)器 本章主要內(nèi)容：本章主要內(nèi)容： 概述概述 模擬量輸入模擬量輸入/輸出通道輸出通道 數(shù)字式數(shù)字式PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器 PID參數(shù)自整定調(diào)節(jié)器參數(shù)自整定調(diào)節(jié)器2數(shù)字式調(diào)節(jié)器的優(yōu)點：數(shù)字式調(diào)節(jié)器的優(yōu)點： 開發(fā)周期短，性能價格比高；開發(fā)周期短，性能價格比高； 具有自檢自診斷的異常報警功能和通信功能；具有自檢自診斷的異常報警功能和通信功能； 控制精度高，性能穩(wěn)定，工作可靠；控制精度高，性能穩(wěn)定，工作可靠； 使用和維護方便。使用和維護方便。 數(shù)字式調(diào)節(jié)器目前已在各行各業(yè)的自動控制系統(tǒng)中得數(shù)字式調(diào)節(jié)器目前已在各行各業(yè)的自動控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。到廣泛的應(yīng)用。 5.1 概述

2、概述 31、數(shù)字調(diào)節(jié)器的硬件構(gòu)成：、數(shù)字調(diào)節(jié)器的硬件構(gòu)成： 4 由圖可見，在直接數(shù)字控制系統(tǒng)中，除生產(chǎn)過程及現(xiàn)場由圖可見，在直接數(shù)字控制系統(tǒng)中，除生產(chǎn)過程及現(xiàn)場儀表外的部分即為數(shù)字調(diào)節(jié)器，它由主機、過程通道、鍵盤儀表外的部分即為數(shù)字調(diào)節(jié)器，它由主機、過程通道、鍵盤及顯示器等基本部分構(gòu)成。當要求與操作站或上位機通信聯(lián)及顯示器等基本部分構(gòu)成。當要求與操作站或上位機通信聯(lián)絡(luò)時，需配通信接口，當需打印記錄信息時另配打印機接口。絡(luò)時，需配通信接口，當需打印記錄信息時另配打印機接口。 主機是整個數(shù)字調(diào)節(jié)器的核心，由它存儲程序和執(zhí)行程主機是整個數(shù)字調(diào)節(jié)器的核心，由它存儲程序和執(zhí)行程序，以配合其它硬件組成和程

3、序完成數(shù)字調(diào)節(jié)器的預(yù)定功能。序，以配合其它硬件組成和程序完成數(shù)字調(diào)節(jié)器的預(yù)定功能。采用不同機型的主機，其總體結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)不同，將會影采用不同機型的主機，其總體結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)不同，將會影響數(shù)字調(diào)節(jié)器的構(gòu)成、功能和性能。響數(shù)字調(diào)節(jié)器的構(gòu)成、功能和性能。 5 過程通道是數(shù)字調(diào)節(jié)器的重要組成部分，輸入通道用于過程通道是數(shù)字調(diào)節(jié)器的重要組成部分，輸入通道用于將現(xiàn)場儀表檢測到的被控參數(shù)變?yōu)橹鳈C能夠識別和接收的將現(xiàn)場儀表檢測到的被控參數(shù)變?yōu)橹鳈C能夠識別和接收的信息，以便進行處理。輸出通道用于將主機輸出的信息變信息，以便進行處理。輸出通道用于將主機輸出的信息變?yōu)楝F(xiàn)場執(zhí)行器所需的信號形式。輸入通道和輸出通道又

4、都為現(xiàn)場執(zhí)行器所需的信號形式。輸入通道和輸出通道又都包括模擬量通道和開關(guān)量通道兩種類型。鍵盤、顯示器也包括模擬量通道和開關(guān)量通道兩種類型。鍵盤、顯示器也是數(shù)字調(diào)節(jié)器的重要組成部分，它是一種簡單的人機接是數(shù)字調(diào)節(jié)器的重要組成部分，它是一種簡單的人機接口。口。2、數(shù)字調(diào)節(jié)器的軟件構(gòu)成：、數(shù)字調(diào)節(jié)器的軟件構(gòu)成： 數(shù)字調(diào)節(jié)器的全部工作都是在硬件環(huán)境下，由微處理器數(shù)字調(diào)節(jié)器的全部工作都是在硬件環(huán)境下，由微處理器執(zhí)行程序完成。數(shù)字調(diào)節(jié)器的軟件包括監(jiān)控管理程序和應(yīng)執(zhí)行程序完成。數(shù)字調(diào)節(jié)器的軟件包括監(jiān)控管理程序和應(yīng)用程序兩大部分。用程序兩大部分。65.2 模擬量輸入模擬量輸入/輸出通道輸出通道 過程輸入過程輸

5、入/輸出通道是計算機與生產(chǎn)過程之間的紐帶，連續(xù)輸出通道是計算機與生產(chǎn)過程之間的紐帶，連續(xù)變化的工程量經(jīng)傳感器或變送器后變?yōu)槟M電流或電壓信號，變化的工程量經(jīng)傳感器或變送器后變?yōu)槟M電流或電壓信號，必須經(jīng)數(shù)字調(diào)節(jié)器中輸入通道的必須經(jīng)數(shù)字調(diào)節(jié)器中輸入通道的A/D轉(zhuǎn)換器后才能由轉(zhuǎn)換器后才能由CPU采入，采入，并進行運算處理及控制算法運算，計算得出的控制量需經(jīng)模擬并進行運算處理及控制算法運算，計算得出的控制量需經(jīng)模擬輸出通道的輸出通道的D/A轉(zhuǎn)換器后送出標準電流信號去控制執(zhí)行器，對轉(zhuǎn)換器后送出標準電流信號去控制執(zhí)行器，對生產(chǎn)過程進行控制。生產(chǎn)過程進行控制。模擬量輸入通道模擬量輸入通道 1、分類：、分類

6、： 從接受電信號的電平分：高電平和低電平輸入通道；從接受電信號的電平分：高電平和低電平輸入通道； 從抗干擾性能角度分：非隔離型和隔離型高抗干擾輸入通道；從抗干擾性能角度分：非隔離型和隔離型高抗干擾輸入通道； 從結(jié)構(gòu)上可按共用一個放大器或從結(jié)構(gòu)上可按共用一個放大器或A/D轉(zhuǎn)換器及不共用多種組合。轉(zhuǎn)換器及不共用多種組合。7（1）共用一個采樣）共用一個采樣/保持器（保持器（S/H）和）和A/D轉(zhuǎn)換器的高電平轉(zhuǎn)換器的高電平模擬量輸入通道（如下圖所示）。模擬量輸入通道（如下圖所示）。8（2）各通道分用采樣保持器，共用）各通道分用采樣保持器，共用 A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量轉(zhuǎn)換器的模擬量輸入通道（如下圖所示）輸

7、入通道（如下圖所示）9（3）低電平模擬量輸入通道）低電平模擬量輸入通道 有的數(shù)字調(diào)節(jié)器具有低電平模擬量輸入通道，它能直有的數(shù)字調(diào)節(jié)器具有低電平模擬量輸入通道，它能直接接受由傳感器輸出的毫伏級信號或直接連接熱電阻等傳接接受由傳感器輸出的毫伏級信號或直接連接熱電阻等傳感器。由于各種不同的傳感器輸出信號范圍各異，如共用感器。由于各種不同的傳感器輸出信號范圍各異，如共用一個不變增益的放大器，采集模擬量輸入通道將信號放大一個不變增益的放大器，采集模擬量輸入通道將信號放大后送后送A/D轉(zhuǎn)換器，就會降低轉(zhuǎn)換精度。為解決此問題，可轉(zhuǎn)換器，就會降低轉(zhuǎn)換精度。為解決此問題，可以有兩種結(jié)構(gòu)供選擇。以有兩種結(jié)構(gòu)供選擇

8、。 1）各通道分別設(shè)置放大器，將輸出放大到同一電平）各通道分別設(shè)置放大器，將輸出放大到同一電平后再送模擬多路開關(guān)。這實際上與高電平模擬輸入通道在后再送模擬多路開關(guān)。這實際上與高電平模擬輸入通道在結(jié)構(gòu)上并無區(qū)別，只是將變送器中的放大器移入了輸入通結(jié)構(gòu)上并無區(qū)別，只是將變送器中的放大器移入了輸入通道中。道中。 2）各通道共用一個程控放大器，對不同通道控制其）各通道共用一個程控放大器，對不同通道控制其有不同增益，以使各通道輸出范圍在有不同增益，以使各通道輸出范圍在A/D轉(zhuǎn)換器前取得一轉(zhuǎn)換器前取得一致。致。10（4）高抗干擾模入通道）高抗干擾模入通道 輸入通道的干擾從形式上可分為串模干擾和共模干擾輸入

9、通道的干擾從形式上可分為串模干擾和共模干擾兩種類型。兩種類型。 串模干擾抑制：串模干擾抑制：串模干擾是指與被測信號相串聯(lián)的干串模干擾是指與被測信號相串聯(lián)的干擾，它可能產(chǎn)生于信號源內(nèi)部，也可能來自外部，如信號擾，它可能產(chǎn)生于信號源內(nèi)部，也可能來自外部，如信號傳輸線沿途受到干擾產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。傳輸線沿途受到干擾產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢。 由于串模干擾是迭加在被測信號上的，只能利用干擾由于串模干擾是迭加在被測信號上的，只能利用干擾與有用信號的不同頻譜特性通過濾波來加以消除或減小。與有用信號的不同頻譜特性通過濾波來加以消除或減小。在過程控制中，一般被測信號變化都較緩慢，而干擾信號在過程控制中，一般被測信號變

10、化都較緩慢，而干擾信號頻率都較高，可采用低通濾波器減小干擾信號，在模擬量頻率都較高，可采用低通濾波器減小干擾信號，在模擬量輸入的入口處必須接入低通模擬濾波器。輸入的入口處必須接入低通模擬濾波器。11 對頻率特別低的干擾和尖峰干擾等，可以在其經(jīng)過對頻率特別低的干擾和尖峰干擾等，可以在其經(jīng)過輸入通道進入主機后，用數(shù)字濾波進行處理。更重要的輸入通道進入主機后，用數(shù)字濾波進行處理。更重要的抗干擾措施是消除干擾源對輸入回路的影響，如對信號抗干擾措施是消除干擾源對輸入回路的影響，如對信號源與微計算機之間的信號傳輸線采用帶屏蔽的雙絞線或源與微計算機之間的信號傳輸線采用帶屏蔽的雙絞線或同軸電纜。同軸電纜。 共

11、模干擾抑制：共模干擾抑制：共模干擾是指同時作用于兩個輸入共模干擾是指同時作用于兩個輸入端的干擾。由于數(shù)字調(diào)節(jié)器的信號源分布在生產(chǎn)現(xiàn)場，端的干擾。由于數(shù)字調(diào)節(jié)器的信號源分布在生產(chǎn)現(xiàn)場，一般引線都很長，使被測信號端的地線與主機地線間存一般引線都很長，使被測信號端的地線與主機地線間存在一定電位差在一定電位差Vcm，在輸入通道的兩個輸入端上形成同，在輸入通道的兩個輸入端上形成同向、等量的干擾電壓，這即為共模干擾。它可能是直流向、等量的干擾電壓，這即為共模干擾。它可能是直流電壓，也可能為交流電壓，數(shù)值可達幾伏至幾十伏，由電壓，也可能為交流電壓，數(shù)值可達幾伏至幾十伏，由產(chǎn)生干擾的周圍環(huán)境條件及接地情況而定

12、。對微弱信號產(chǎn)生干擾的周圍環(huán)境條件及接地情況而定。對微弱信號進行放大需使用共模抑制比極高的差動輸入放大器。進行放大需使用共模抑制比極高的差動輸入放大器。1213二、模擬量輸出通道二、模擬量輸出通道 在數(shù)字調(diào)節(jié)器中，運算處理后得到的控制信號仍是數(shù)字在數(shù)字調(diào)節(jié)器中，運算處理后得到的控制信號仍是數(shù)字量，需經(jīng)模擬量輸出通道變換為能直接驅(qū)動執(zhí)行器的信號。量，需經(jīng)模擬量輸出通道變換為能直接驅(qū)動執(zhí)行器的信號。 進行閉環(huán)連續(xù)控制的執(zhí)行器大致有以下幾類：進行閉環(huán)連續(xù)控制的執(zhí)行器大致有以下幾類： 1）由伺服馬達驅(qū)動的電動執(zhí)行器。）由伺服馬達驅(qū)動的電動執(zhí)行器。 2）由電氣轉(zhuǎn)換器驅(qū)動的氣動執(zhí)行器。）由電氣轉(zhuǎn)換器驅(qū)動的

13、氣動執(zhí)行器。 3）由步進電動機驅(qū)動的電動執(zhí)行器。）由步進電動機驅(qū)動的電動執(zhí)行器。 4）控制電加熱系統(tǒng)的晶閘管。）控制電加熱系統(tǒng)的晶閘管。 輸出通道根據(jù)所用輸出通道根據(jù)所用D/A轉(zhuǎn)換器的情況可有兩種形式。轉(zhuǎn)換器的情況可有兩種形式。 14多個輸出通道共用一個多個輸出通道共用一個D/A轉(zhuǎn)換器，其結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所轉(zhuǎn)換器，其結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。示。 多通道共享一個多通道共享一個 D/A轉(zhuǎn)換器的輸出通道適用于輸出通道較轉(zhuǎn)換器的輸出通道適用于輸出通道較多或多或 D/A轉(zhuǎn)換器要求高的數(shù)字調(diào)節(jié)器中。由于采用模擬保持器，轉(zhuǎn)換器要求高的數(shù)字調(diào)節(jié)器中。由于采用模擬保持器，保持時間有限，故需在一個采樣周期內(nèi)頻繁地用

14、已計算出的控保持時間有限，故需在一個采樣周期內(nèi)頻繁地用已計算出的控制量進行輸出掃描。輸出掃描方式有硬件掃描和軟件掃描兩種，制量進行輸出掃描。輸出掃描方式有硬件掃描和軟件掃描兩種，硬件掃描電路較復雜，軟件掃描則將占用相當多的硬件掃描電路較復雜，軟件掃描則將占用相當多的CPU時間。時間。15每個通道各用一個每個通道各用一個 D/A轉(zhuǎn)換器，其結(jié)構(gòu)如下圖轉(zhuǎn)換器，其結(jié)構(gòu)如下圖 所示。所示。 這種輸出通道結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是可靠性高，一路出現(xiàn)故障這種輸出通道結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是可靠性高，一路出現(xiàn)故障不會影響其它路的工作，且不需其它硬件掃描電路或程序不會影響其它路的工作，且不需其它硬件掃描電路或程序掃描，但它使用掃描，但它

15、使用 D/A轉(zhuǎn)換器較多。轉(zhuǎn)換器較多。16一、數(shù)字式調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的實現(xiàn)一、數(shù)字式調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的實現(xiàn) 5.3 數(shù)字式數(shù)字式PIDPID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器 DDZ調(diào)節(jié)器是模擬式調(diào)節(jié)器，它利用電子電路進調(diào)節(jié)器是模擬式調(diào)節(jié)器，它利用電子電路進行連續(xù)的行連續(xù)的PID運算。運算。 數(shù)字式調(diào)節(jié)器以微計算機為核心進行有關(guān)控制規(guī)律數(shù)字式調(diào)節(jié)器以微計算機為核心進行有關(guān)控制規(guī)律的運算，所有控制規(guī)律的運算都是周期性的進行，即數(shù)的運算，所有控制規(guī)律的運算都是周期性的進行，即數(shù)字式調(diào)節(jié)器是離散系統(tǒng)。因此，用于連續(xù)系統(tǒng)的字式調(diào)節(jié)器是離散系統(tǒng)。因此，用于連續(xù)系統(tǒng)的PID控制控制規(guī)律必須進行離散化后方可應(yīng)用于數(shù)字式調(diào)節(jié)器。規(guī)律必須

16、進行離散化后方可應(yīng)用于數(shù)字式調(diào)節(jié)器?？刂扑惴ǎ和耆⒎挚刂扑惴ǎ和耆⒎諴ID算法算法(理想理想PID算法算法 ) 不完全微分不完全微分PID算法算法(實際實際PID算法算法 ) 實現(xiàn)形式：位置型、增量型、速度型和偏差型實現(xiàn)形式：位置型、增量型、速度型和偏差型 17二、數(shù)字調(diào)節(jié)器的設(shè)計方法二、數(shù)字調(diào)節(jié)器的設(shè)計方法 數(shù)字調(diào)節(jié)器控制算法的設(shè)計有模擬化設(shè)計方法和數(shù)字化數(shù)字調(diào)節(jié)器控制算法的設(shè)計有模擬化設(shè)計方法和數(shù)字化設(shè)計方法兩種。設(shè)計方法兩種。 數(shù)字調(diào)節(jié)器的模擬化設(shè)計方法是基于將數(shù)字控制系統(tǒng)看數(shù)字調(diào)節(jié)器的模擬化設(shè)計方法是基于將數(shù)字控制系統(tǒng)看一個連續(xù)系統(tǒng)，如下圖所示。一個連續(xù)系統(tǒng)，如下圖所示。18 直接

17、數(shù)字化設(shè)計是設(shè)計數(shù)字調(diào)節(jié)器的另一種方法，它直接數(shù)字化設(shè)計是設(shè)計數(shù)字調(diào)節(jié)器的另一種方法，它是將計算機控制系統(tǒng)看成一個離散系統(tǒng)，如下圖所示。它是將計算機控制系統(tǒng)看成一個離散系統(tǒng)，如下圖所示。它實際上是通過零階保持器和采樣器將連續(xù)對象離散化了。實際上是通過零階保持器和采樣器將連續(xù)對象離散化了。利用離散系統(tǒng)理論，可以根據(jù)系統(tǒng)性能指標要求直接求出利用離散系統(tǒng)理論，可以根據(jù)系統(tǒng)性能指標要求直接求出數(shù)字控制器的離散算法數(shù)字控制器的離散算法D（Z）。）。19三、三、PID控制算式控制算式（一）（一）PID控制算式的基本形式控制算式的基本形式 數(shù)字調(diào)節(jié)中的數(shù)字調(diào)節(jié)中的PID控制算式是將控制算式是將PID的模擬表

18、達式進行的模擬表達式進行離散化而得到的。離散化而得到的。PID的模擬表達式為的模擬表達式為式中式中 p調(diào)節(jié)器的輸出信號；調(diào)節(jié)器的輸出信號； e調(diào)節(jié)器的偏差輸入信號，是測量值調(diào)節(jié)器的偏差輸入信號，是測量值m與給定值與給定值r之差，之差， e=r-m； KP、TI、TD分別為調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)、再調(diào)時間分別為調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)、再調(diào)時間（也稱積分時間）、預(yù)調(diào)時間（也稱微分時間）。（也稱積分時間）、預(yù)調(diào)時間（也稱微分時間）。 )1(1dtdeTedtTeKpDP 20ninnsDiIsnPneeTTeTTeKp01 因為采樣周期因為采樣周期Ts相對于信號變化周期是很小的，這相對于信號變化周期是很小的，這

19、樣可用矩形法計算積分，用向后差分代替微分，則上式樣可用矩形法計算積分，用向后差分代替微分，則上式變成離散變成離散PID算式為算式為式中式中t=Ts采樣周期；采樣周期； pn第第n次采樣時調(diào)節(jié)器的輸出；次采樣時調(diào)節(jié)器的輸出； en第第n次采樣的偏差值次采樣的偏差值en=r-mn； n采樣序號。采樣序號。21 上式為位置式算式，其計算出的輸出量與執(zhí)行機構(gòu)（閥上式為位置式算式，其計算出的輸出量與執(zhí)行機構(gòu)（閥門）的位置相對應(yīng)。門）的位置相對應(yīng)。 由上式同樣可列出第（由上式同樣可列出第（nl）次采樣的輸出表達式）次采樣的輸出表達式 由上面兩式相減，可得由上面兩式相減，可得PID調(diào)節(jié)器輸出增量的表達式調(diào)節(jié)

20、器輸出增量的表達式102111ninnsDiIsnPneeTTeTTeKp)2()()2()(211211nnnDnInnPnnnsDnIsnnPneeeKeKeeKeeeTTeTTeeKp式中式中KIPID控制算式的積分系數(shù)控制算式的積分系數(shù)KIKPTS/TI； KDPID控制算式的微分系數(shù)控制算式的微分系數(shù)KD=KPTD/TS。22 上式運算結(jié)果上式運算結(jié)果p表示了執(zhí)行機構(gòu)（閥門）位置應(yīng)改變的表示了執(zhí)行機構(gòu)（閥門）位置應(yīng)改變的增量，為增量式算式。增量，為增量式算式。 位置式和增量式兩種控制算式在本質(zhì)上并無多少區(qū)別，只位置式和增量式兩種控制算式在本質(zhì)上并無多少區(qū)別，只不過在用位置式算式時，不

21、過在用位置式算式時，pn=pi的任務(wù)由軟件完成，而在用的任務(wù)由軟件完成，而在用增量式控制算式時，則需由硬件中的輸出通道來完成。采用增量式控制算式時，則需由硬件中的輸出通道來完成。采用位置式和增量式算式時，數(shù)字控制系統(tǒng)示意圖如下圖所示。位置式和增量式算式時，數(shù)字控制系統(tǒng)示意圖如下圖所示。23 注意：注意： 由于控制算法不同，輸出控制量不同，兩種系統(tǒng)中所用由于控制算法不同，輸出控制量不同，兩種系統(tǒng)中所用輸出通道結(jié)構(gòu)也就不同。用位置算式時，輸出通道只起保持輸出通道結(jié)構(gòu)也就不同。用位置算式時，輸出通道只起保持器和器和D/A轉(zhuǎn)換器的作用，因而常用數(shù)碼寄存器和轉(zhuǎn)換器的作用，因而常用數(shù)碼寄存器和 DA轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)

22、換器，它接受位置輸出信號，并將它轉(zhuǎn)換為模擬控制信號，直器，它接受位置輸出信號，并將它轉(zhuǎn)換為模擬控制信號，直接送去控制執(zhí)行器；當用增量式控制算式時，輸出通道要承接送去控制執(zhí)行器；當用增量式控制算式時，輸出通道要承擔累加增量輸出的任務(wù)，并將累加量變?yōu)槟M輸出量，現(xiàn)在擔累加增量輸出的任務(wù)，并將累加量變?yōu)槟M輸出量，現(xiàn)在常用的輸出通道有可逆計數(shù)器加并行常用的輸出通道有可逆計數(shù)器加并行DA轉(zhuǎn)換器，或采用轉(zhuǎn)換器，或采用步進電機，這兩種增量式輸出通道前面都必須有并串轉(zhuǎn)換步進電機，這兩種增量式輸出通道前面都必須有并串轉(zhuǎn)換器，將計算機輸出的并行碼變?yōu)榇写a，可逆計數(shù)器或步進器，將計算機輸出的并行碼變?yōu)榇写a，可

23、逆計數(shù)器或步進電機才能接受。電機才能接受。 24 由上述可見，兩種算式在本質(zhì)上是一樣的，但增量式由上述可見，兩種算式在本質(zhì)上是一樣的，但增量式算式卻有一些優(yōu)點，使它的應(yīng)用更廣泛。這些優(yōu)點主要有：算式卻有一些優(yōu)點，使它的應(yīng)用更廣泛。這些優(yōu)點主要有： 1）計算機只輸出控制增量，即執(zhí)行機構(gòu)位置的變化部分，）計算機只輸出控制增量，即執(zhí)行機構(gòu)位置的變化部分，誤動作時影響小。必要時通過邏輯判斷進行保護，不會嚴誤動作時影響小。必要時通過邏輯判斷進行保護，不會嚴重影響系統(tǒng)狀態(tài)。重影響系統(tǒng)狀態(tài)。 2）易于實現(xiàn)手動一自動的無擾切換。）易于實現(xiàn)手動一自動的無擾切換。25增量式輸出增量式輸出PID控制系統(tǒng)手動控制系統(tǒng)

24、手動自動切換示意圖自動切換示意圖26增量運算、位置輸出增量運算、位置輸出PID控制系統(tǒng)原理示意圖控制系統(tǒng)原理示意圖27（二）（二）PID控制算式的變型控制算式的變型 為了改善控制質(zhì)量，針對不同對象，為了改善控制質(zhì)量，針對不同對象，PID控制中引入了控制中引入了許多新內(nèi)容，我們僅舉以下幾個例子。許多新內(nèi)容，我們僅舉以下幾個例子。（1）完全微分）完全微分PID算法算法位置型：位置型：ninnDiInPnTTTTKy01)()2()(211nnnDnInnPnnTTTTTKTy增量型：增量型：)2()(2111nnnDnInnPnnnTTTTKyyy速度型：速度型：)21 ()1 (21nDnDnD

25、IPnTTTTTTTTKy偏差型：偏差型：28（2） 不完全微分不完全微分PID算法算法 完全微分完全微分PID算法的缺點：算法的缺點： 微分作用過于靈敏，微分作用持續(xù)時間短，容易引起控制微分作用過于靈敏，微分作用持續(xù)時間短，容易引起控制系統(tǒng)振蕩，降低控制品質(zhì)；系統(tǒng)振蕩，降低控制品質(zhì)； 閥門開度時間與調(diào)節(jié)器的輸出信號時間不相對應(yīng)閥門開度時間與調(diào)節(jié)器的輸出信號時間不相對應(yīng) 。不完全微分不完全微分PID調(diào)節(jié)器：在完成微分調(diào)節(jié)器：在完成微分PID的輸出端串聯(lián)一階慣性環(huán)節(jié)，的輸出端串聯(lián)一階慣性環(huán)節(jié)，如下圖所示。如下圖所示。 不完全微分PID調(diào)節(jié)器組成原理框圖 11)( )()(sTsYsYsWff29

26、 不完全微分不完全微分PID算法的輸出在較長時間內(nèi)仍有微分作用，可獲得算法的輸出在較長時間內(nèi)仍有微分作用，可獲得較好的控制效果，在數(shù)字式調(diào)節(jié)器廣泛應(yīng)用。較好的控制效果，在數(shù)字式調(diào)節(jié)器廣泛應(yīng)用。 不完全微分不完全微分PID位置型算法：位置型算法： 1)1 (nnnyyayninnDiIPnTTTTKy01)(不完全微分不完全微分PID增量型算法：增量型算法： 1)1 (nnnyyay)2()(211nnnDnInnPnTTTTKy30（3） 抗積分飽和算法抗積分飽和算法 數(shù)字調(diào)節(jié)器最簡單的抗積分飽和方法是積分分離法數(shù)字調(diào)節(jié)器最簡單的抗積分飽和方法是積分分離法 ，其基本原理，其基本原理是，在偏差是

27、，在偏差 較較小時加入積分作用；而小時加入積分作用；而 較大時取消積分作用。這樣較大時取消積分作用。這樣便減輕積分累計的飽和程度，以達到抗積分飽和的目的。便減輕積分累計的飽和程度，以達到抗積分飽和的目的。 對于理想對于理想PID算法的增量形式：算法的增量形式：)2()(211nnnDnILnnPKKKKMV首先判斷偏差首先判斷偏差 的絕對值的絕對值 是否趨于預(yù)先設(shè)定的偏差限定值是否趨于預(yù)先設(shè)定的偏差限定值A(chǔ)，然后確定是否投入積分作用，即：然后確定是否投入積分作用，即： AAKL當當1031（4）微分先行）微分先行PID控制控制 微分先行微分先行PID的結(jié)構(gòu)圖如下。的結(jié)構(gòu)圖如下。 PD與與PI串

28、聯(lián)，只對測量量串聯(lián)，只對測量量M進行微分，而不是對偏差進行微分，而不是對偏差進行微分，這樣在給定值進行微分，這樣在給定值R變化時，不會產(chǎn)生輸出的大幅度變化時，不會產(chǎn)生輸出的大幅度變化，即可避免給定值擾動，這種算式適用于給定值變化，即可避免給定值擾動，這種算式適用于給定值R經(jīng)常經(jīng)常變化的情況。變化的情況。32（5）積分分離）積分分離 PID控制控制 積分分離的積分分離的PID算法為算法為 101nnDniiInPneeKeKKeKp 式中式中 當當eiA時，時，K1=1 當當eiA時，時，K1=0。 顯然當顯然當eiA時，積分不起作用，只有當偏差時，積分不起作用，只有當偏差eiA時，積時，積分才

29、引入。在積分分離分才引入。在積分分離PID算法中，也可用增量式算式。算法中，也可用增量式算式。（6）帶有死區(qū)的）帶有死區(qū)的PID控制控制 帶有死區(qū)的帶有死區(qū)的PID算式為算式為: 當當 en B時，時， pn =0 當當 en B時，時， pn= pn 當偏差絕對值當偏差絕對值 en B時，本次不進行計算和輸出，即時，本次不進行計算和輸出，即本次輸出本次輸出 pn =0；當偏差絕對值；當偏差絕對值 en B時，進行時，進行PID運運算，計算結(jié)果算，計算結(jié)果pn作為本次輸出。作為本次輸出。33對于數(shù)字式完全微分對于數(shù)字式完全微分PID算法的增量算法：算法的增量算法： )2()(211nnnDnI

30、nnPLKKKKMV式中，式中，LK為邏輯系數(shù)為邏輯系數(shù) BBKL當當10（7） 數(shù)字式非線性控制數(shù)字式非線性控制34四、四、PID控制程序控制程序 PID數(shù)字調(diào)節(jié)器是利用微計算機的程序?qū)崿F(xiàn)輸入信號的數(shù)字調(diào)節(jié)器是利用微計算機的程序?qū)崿F(xiàn)輸入信號的采集、采集、PID控制算式運算、控制量輸出以及其它運算或判斷控制算式運算、控制量輸出以及其它運算或判斷功能的。功能的。PID數(shù)字調(diào)節(jié)器的主要應(yīng)用程序就是數(shù)字調(diào)節(jié)器的主要應(yīng)用程序就是PID控制程序?？刂瞥绦?。 PID控制程序是一個按照控制程序是一個按照PID控制算式進行運算的程序，控制算式進行運算的程序，因此可用定點運算，也可用浮點運算。因此可用定點運算，

31、也可用浮點運算。 1定點運算的定點運算的PID程序程序 定點運算比較快，但由于其表示數(shù)的范圍比較小，因定點運算比較快，但由于其表示數(shù)的范圍比較小，因此編程前需對算式進行一些處理，既使每一步運算都不會此編程前需對算式進行一些處理，既使每一步運算都不會產(chǎn)生溢出，同時運算所得最后結(jié)果數(shù)值正確。產(chǎn)生溢出，同時運算所得最后結(jié)果數(shù)值正確。PID控制程序控制程序流程如下圖所示。流程如下圖所示。 3536編程中幾個要注意的問題：編程中幾個要注意的問題： （1）關(guān)于運算數(shù)字的表示）關(guān)于運算數(shù)字的表示 為了提高運算精度，在程為了提高運算精度，在程序中采用兩字節(jié)（序中采用兩字節(jié)（16位二進制數(shù)）運算。一般輸入通道的

32、位二進制數(shù)）運算。一般輸入通道的ADC可選可選8位、位、10位或位或12位，相應(yīng)地輸入信號為位，相應(yīng)地輸入信號為8位、位、10位位或或12位數(shù)字量，將所得數(shù)字量化為位數(shù)字量，將所得數(shù)字量化為16位字長的百分量，可位字長的百分量，可以提高運算精度。以提高運算精度。 由于采用雙字節(jié)運算，因此輸入、輸出參數(shù)范圍和由于采用雙字節(jié)運算，因此輸入、輸出參數(shù)范圍和PID參數(shù)范圍及它們在機器中的表示法如參數(shù)范圍及它們在機器中的表示法如P95 表表 52中所示。中所示。PID運算結(jié)果為百分量，為了將輸出控制量經(jīng)運算結(jié)果為百分量，為了將輸出控制量經(jīng) DAC輸出，輸出，需將百分量化為與需將百分量化為與 DAC位數(shù)相

33、應(yīng)的數(shù)字量。位數(shù)相應(yīng)的數(shù)字量。37（2）關(guān)于積分精度）關(guān)于積分精度 在數(shù)字調(diào)節(jié)器中引入積分作用同樣是在數(shù)字調(diào)節(jié)器中引入積分作用同樣是為了消除系統(tǒng)的靜差，但由于采用有限字長運算，當積分作為了消除系統(tǒng)的靜差，但由于采用有限字長運算，當積分作用的輸出小于機器字長所能表示的范圍時，就被視為機器零用的輸出小于機器字長所能表示的范圍時，就被視為機器零而將數(shù)丟掉。這樣積分就不能再進行，使偏差而將數(shù)丟掉。這樣積分就不能再進行，使偏差en始終存在。始終存在。 為了減小系統(tǒng)靜差，可以采用以下方法：為了減小系統(tǒng)靜差，可以采用以下方法： l）增加積分）增加積分運算的字長。運算的字長。 2）先累加偏差，后進行乘除運算。

34、）先累加偏差，后進行乘除運算。（3）關(guān)于調(diào)節(jié)器的正、反作用）關(guān)于調(diào)節(jié)器的正、反作用 作為一個通用的數(shù)字調(diào)節(jié)作為一個通用的數(shù)字調(diào)節(jié)器，與模擬調(diào)節(jié)器一樣也必須設(shè)置正反作用切換功能。器，與模擬調(diào)節(jié)器一樣也必須設(shè)置正反作用切換功能。 根據(jù)用戶需要，對根據(jù)用戶需要，對“正反作用狀態(tài)字正反作用狀態(tài)字”置數(shù)，當要求調(diào)置數(shù)，當要求調(diào)節(jié)器為正作用時，將其置為節(jié)器為正作用時，將其置為00H；要求為反作用時，則置為；要求為反作用時，則置為01H。在執(zhí)行。在執(zhí)行PI運算子程序時，調(diào)節(jié)器根據(jù)此狀態(tài)字自動對運算子程序時，調(diào)節(jié)器根據(jù)此狀態(tài)字自動對pn進行不同的處理，即正作用時直接加進行不同的處理，即正作用時直接加pn ；反

35、作用時；反作用時pn變補后再與變補后再與pn-1相加。相加。38（4）輸出限幅和抗積分飽和）輸出限幅和抗積分飽和 積分調(diào)節(jié)的一個特點是：只要積分調(diào)節(jié)的一個特點是：只要有偏差存在，輸出就不斷向兩個極端之一變化，以致超過極限有偏差存在，輸出就不斷向兩個極端之一變化，以致超過極限值。若采用單純的輸出限幅措施，會產(chǎn)生積分飽和，當輸入值。若采用單純的輸出限幅措施，會產(chǎn)生積分飽和，當輸入 一一旦變號，輸出需從深飽和區(qū)逐漸退出，造成調(diào)節(jié)滯后，使調(diào)節(jié)旦變號，輸出需從深飽和區(qū)逐漸退出，造成調(diào)節(jié)滯后，使調(diào)節(jié)品質(zhì)惡化，數(shù)字品質(zhì)惡化，數(shù)字PID調(diào)節(jié)也有同樣問題。但在數(shù)字調(diào)節(jié)也有同樣問題。但在數(shù)字PID調(diào)節(jié)器中，調(diào)節(jié)器

36、中，很容易實現(xiàn)抗積分飽和的功能，使得在輸出達到限幅值時，即很容易實現(xiàn)抗積分飽和的功能，使得在輸出達到限幅值時，即中斷積分動作，調(diào)節(jié)器輸出維持在飽和線上，保持原有的狀態(tài)中斷積分動作，調(diào)節(jié)器輸出維持在飽和線上，保持原有的狀態(tài)數(shù)據(jù)。這樣就可在偏差反向時，輸出立即呈現(xiàn)出反向積分作用。數(shù)據(jù)。這樣就可在偏差反向時，輸出立即呈現(xiàn)出反向積分作用?？狗e分飽和系統(tǒng)與單純的輸出限幅系統(tǒng)輸入輸出特性比較如抗積分飽和系統(tǒng)與單純的輸出限幅系統(tǒng)輸入輸出特性比較如下圖所示。下圖所示。392浮點運算的浮點運算的PID程序程序 整個整個 PID程序流程圖也如前圖所示，只是程序流程圖也如前圖所示，只是pn的編程公的編程公式不同。由

37、于浮點數(shù)可表示很大的數(shù)值范圍，因此在編程時式不同。由于浮點數(shù)可表示很大的數(shù)值范圍，因此在編程時一般不用考慮溢出問題。將一般不用考慮溢出問題。將KP、KI、 KD、en-2、en-1及及en都都用浮點數(shù)表示后，即可直接按下式所示用浮點數(shù)表示后，即可直接按下式所示PID算式編程。算式編程。 pn=pn-1+KP(en-en-1)+KIen+KD(en-2en-1+en-2) 程序中多次調(diào)用浮點數(shù)加、減、乘運算子程序，得到以程序中多次調(diào)用浮點數(shù)加、減、乘運算子程序，得到以浮點數(shù)表示的百分量輸出浮點數(shù)表示的百分量輸出pn。在輸出程序中需進行以下運算。在輸出程序中需進行以下運算（以（以8位位DAC為例）

38、：為例）： 輸出數(shù)字量輸出數(shù)字量 pn FFH 上式中上式中FFH應(yīng)化為浮點數(shù)，計算出的輸出數(shù)字量也為應(yīng)化為浮點數(shù)，計算出的輸出數(shù)字量也為浮點數(shù)，需通過浮點浮點數(shù)，需通過浮點定點轉(zhuǎn)換程序變?yōu)槎c數(shù)后輸出，送定點轉(zhuǎn)換程序變?yōu)槎c數(shù)后輸出，送給給D/A轉(zhuǎn)換器變換為模擬控制信號。轉(zhuǎn)換器變換為模擬控制信號。405.4 PID參數(shù)自整定調(diào)節(jié)器參數(shù)自整定調(diào)節(jié)器 PID參數(shù)自整定是對于一個正在運行的控制系統(tǒng)，特別是參數(shù)自整定是對于一個正在運行的控制系統(tǒng)，特別是定值改變的控制系統(tǒng)自動整定控制回路中的定值改變的控制系統(tǒng)自動整定控制回路中的PID參數(shù)。參數(shù)。 PID參數(shù)自整定的方法有多種，大致可分為兩大類。參數(shù)自

39、整定的方法有多種，大致可分為兩大類。 1.波形識別法波形識別法 這類方法有兩種類型：一種是在系統(tǒng)中加入具有繼電特性這類方法有兩種類型：一種是在系統(tǒng)中加入具有繼電特性性的非線性環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)產(chǎn)生自激等幅振蕩，通過測取振蕩波性的非線性環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)產(chǎn)生自激等幅振蕩，通過測取振蕩波的振幅和周期，求取系統(tǒng)的臨界振蕩參數(shù)，再利用的振幅和周期，求取系統(tǒng)的臨界振蕩參數(shù)，再利用Ziegler-Nichols規(guī)則對規(guī)則對PID參數(shù)進行整定。另一種是根據(jù)過程輸出曲線參數(shù)進行整定。另一種是根據(jù)過程輸出曲線形狀判別來整定形狀判別來整定PID參數(shù)。參數(shù)。41 在系統(tǒng)正常運行中，對由給定值變化或由擾動產(chǎn)生的輸在系統(tǒng)正常運行中

40、，對由給定值變化或由擾動產(chǎn)生的輸出波形進行實時識別，再由參數(shù)自校正機構(gòu)確定出新的出波形進行實時識別，再由參數(shù)自校正機構(gòu)確定出新的PID參數(shù)值，系統(tǒng)按修正后的參數(shù)進行參數(shù)值，系統(tǒng)按修正后的參數(shù)進行PID控制，其構(gòu)成圖如下控制，其構(gòu)成圖如下圖所示。圖所示。 波形識別法的優(yōu)點是不要求辨識對象的數(shù)學模型，控制波形識別法的優(yōu)點是不要求辨識對象的數(shù)學模型，控制指標與常規(guī)指標與常規(guī)PID控制系統(tǒng)完全一致，非常直觀，因此這是目控制系統(tǒng)完全一致，非常直觀，因此這是目前使用較多的一種參數(shù)自整定方法。前使用較多的一種參數(shù)自整定方法。42 2以對象數(shù)學模型辨識為基礎(chǔ)的自整定方法以對象數(shù)學模型辨識為基礎(chǔ)的自整定方法 對

41、象數(shù)學模型的辨識方法有施加擾動和不施加擾動兩類。對象數(shù)學模型的辨識方法有施加擾動和不施加擾動兩類。在施加擾動的自整定控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器定時或按工況變化的在施加擾動的自整定控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器定時或按工況變化的信息斷開反饋回路，給對象施加一擾動，根據(jù)對象響應(yīng)信息進信息斷開反饋回路，給對象施加一擾動，根據(jù)對象響應(yīng)信息進行運算處理，識別出對象特性，如行運算處理，識別出對象特性，如K、T、特性參數(shù)。在不特性參數(shù)。在不施加擾動的自整定控制系統(tǒng)中，是通過測試在線運行的對象輸施加擾動的自整定控制系統(tǒng)中，是通過測試在線運行的對象輸入輸出數(shù)據(jù)進行對象特性的閉環(huán)辨識。系統(tǒng)框圖如下所示。辨入輸出數(shù)據(jù)進行對象特性的閉環(huán)

42、辨識。系統(tǒng)框圖如下所示。辨識方法有遞推最小二乘法、極大似然法等多種，可參閱有關(guān)系識方法有遞推最小二乘法、極大似然法等多種，可參閱有關(guān)系統(tǒng)辨識的專門文獻。統(tǒng)辨識的專門文獻。43 PID參數(shù)自整定的方法很多，我們這里僅介紹三種目前參數(shù)自整定的方法很多，我們這里僅介紹三種目前用得較多的方法。用得較多的方法。一、改進型臨界比例度法（繼電限幅自整定法）一、改進型臨界比例度法（繼電限幅自整定法） 這是波形識別法中的一種參數(shù)自整定方法。用改進型臨這是波形識別法中的一種參數(shù)自整定方法。用改進型臨界比例度法的界比例度法的PID參數(shù)自整定控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。參數(shù)自整定控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。 圖中

43、圖中 G（j）為控制對象，）為控制對象，N為具有繼電特性的非線性環(huán)為具有繼電特性的非線性環(huán)節(jié)。當系統(tǒng)處于自整定狀態(tài)時，開關(guān)節(jié)。當系統(tǒng)處于自整定狀態(tài)時，開關(guān)S置于位置置于位置2，S置于位置置于位置1時為系統(tǒng)正常工作狀態(tài)，進行時為系統(tǒng)正常工作狀態(tài)，進行PID控制?？刂啤?4 改進型臨界比例度法整定改進型臨界比例度法整定PID參數(shù)的運行步驟：參數(shù)的運行步驟： 1）使系統(tǒng)工作在有繼電特性的非線性系統(tǒng)狀態(tài)，產(chǎn)生自）使系統(tǒng)工作在有繼電特性的非線性系統(tǒng)狀態(tài)，產(chǎn)生自激振蕩，求出臨界比例系數(shù)激振蕩，求出臨界比例系數(shù)KCP及臨界振蕩周期及臨界振蕩周期TCP。 2）按）按ZieglerNichols規(guī)則計算出規(guī)則計

44、算出PID參數(shù)參數(shù)KP、TI、TD的的值。值。 改進型臨界比例度自整定方法的特點是原理簡單、整定改進型臨界比例度自整定方法的特點是原理簡單、整定速度快，但為求取速度快，但為求取KCP及及TCP系統(tǒng)要產(chǎn)生等幅振蕩，因此不宜系統(tǒng)要產(chǎn)生等幅振蕩，因此不宜多次使用。它適用于回路參數(shù)的初始整定，特別是系統(tǒng)開工多次使用。它適用于回路參數(shù)的初始整定，特別是系統(tǒng)開工時大量的回路整定。將用改進型臨界比例度自整定方法求出時大量的回路整定。將用改進型臨界比例度自整定方法求出的的PID參數(shù)作為初值，在實時運行中再應(yīng)用其它方法對參數(shù)參數(shù)作為初值，在實時運行中再應(yīng)用其它方法對參數(shù)進行修正。實時修正參數(shù)可用迭代法或?qū)＜曳ā?/p>

45、進行修正。實時修正參數(shù)可用迭代法或?qū)＜曳ā?5二迭代自整定控制算法二迭代自整定控制算法 在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，假設(shè)調(diào)節(jié)器經(jīng)初步整定的初始參在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，假設(shè)調(diào)節(jié)器經(jīng)初步整定的初始參數(shù)，通過推導出數(shù)，通過推導出PID參數(shù)參數(shù)KP、TI、TD的迭代整定算式求出修的迭代整定算式求出修正參數(shù)。正參數(shù)。 前述改進型臨界比例度整定算式可用于確定初始整定前述改進型臨界比例度整定算式可用于確定初始整定參數(shù)，而迭代算式適用于在已有較好整定參數(shù)的基礎(chǔ)上進參數(shù)，而迭代算式適用于在已有較好整定參數(shù)的基礎(chǔ)上進行修正，逐漸趨近最佳參數(shù)。因此，可將兩種方法結(jié)合起行修正，逐漸趨近最佳參數(shù)。因此，可將兩種方法結(jié)合起來進行來進行

46、PID參數(shù)自整定。參數(shù)自整定。三、專家法三、專家法PID參數(shù)自整定參數(shù)自整定 用專家法自整定用專家法自整定PID參數(shù)的調(diào)節(jié)器稱為專家自整定調(diào)節(jié)參數(shù)的調(diào)節(jié)器稱為專家自整定調(diào)節(jié)器。這種器。這種PID參數(shù)自整定的過程實際上是模擬操作人員整定參數(shù)自整定的過程實際上是模擬操作人員整定PID參數(shù)的判斷和決策過程。專家參數(shù)的判斷和決策過程。專家PID調(diào)節(jié)器是在一般調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器是在一般調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加了由知識庫和推理機構(gòu)組成的參數(shù)器結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加了由知識庫和推理機構(gòu)組成的參數(shù)自整定專家系統(tǒng)，其構(gòu)成框圖如下圖所示。自整定專家系統(tǒng)，其構(gòu)成框圖如下圖所示。4647l知識庫知識庫 知識庫是將控制工程師整定系

47、統(tǒng)的知識和經(jīng)驗進行整知識庫是將控制工程師整定系統(tǒng)的知識和經(jīng)驗進行整理歸納后，以一定表示法存入計算機中。參數(shù)自整定專家理歸納后，以一定表示法存入計算機中。參數(shù)自整定專家系統(tǒng)的知識庫主要包括以下幾方面的內(nèi)容：過程響應(yīng)曲線系統(tǒng)的知識庫主要包括以下幾方面的內(nèi)容：過程響應(yīng)曲線類型、控制目標類型及整定規(guī)則。下面分別加以說明。類型、控制目標類型及整定規(guī)則。下面分別加以說明。 （1）過程響應(yīng)曲線類型）過程響應(yīng)曲線類型 由于實際控制系統(tǒng)多種多樣，由于實際控制系統(tǒng)多種多樣，因此系統(tǒng)響應(yīng)曲線也可能是各種各樣的，在構(gòu)成知識庫時因此系統(tǒng)響應(yīng)曲線也可能是各種各樣的，在構(gòu)成知識庫時盡量考慮周全又不能過于繁雜。根據(jù)給定值變化

48、和負荷變盡量考慮周全又不能過于繁雜。根據(jù)給定值變化和負荷變化兩種情況，將系統(tǒng)輸出響應(yīng)曲線分為給定值變化時和負化兩種情況，將系統(tǒng)輸出響應(yīng)曲線分為給定值變化時和負荷擾動下的輸出響應(yīng)曲線如下圖所示。荷擾動下的輸出響應(yīng)曲線如下圖所示。48 圖中所示波形僅是按照響應(yīng)曲線峰值個數(shù)分類，而對于每一類圖中所示波形僅是按照響應(yīng)曲線峰值個數(shù)分類，而對于每一類波形，由于其超調(diào)量、衰減比及振蕩周期的不同，又可分為多種子波形，由于其超調(diào)量、衰減比及振蕩周期的不同，又可分為多種子類型。由于調(diào)節(jié)器整定參數(shù)時，是將實際觀測的曲線與知識庫中的類型。由于調(diào)節(jié)器整定參數(shù)時，是將實際觀測的曲線與知識庫中的曲線進行對照，按照最佳條件進

49、行整定。因此，知識庫中存入的響曲線進行對照，按照最佳條件進行整定。因此，知識庫中存入的響應(yīng)曲線類型完善與否，對參數(shù)整定是否理想至關(guān)重要。一般需存幾應(yīng)曲線類型完善與否，對參數(shù)整定是否理想至關(guān)重要。一般需存幾十種類型的曲線。十種類型的曲線。49（2）控制目標）控制目標 下表列出幾種控制目標類型。下表列出幾種控制目標類型。50（3）整定規(guī)則）整定規(guī)則 PID參數(shù)的整定規(guī)則都是經(jīng)驗性的，它是參數(shù)的整定規(guī)則都是經(jīng)驗性的，它是建立于控制工程師經(jīng)驗的基礎(chǔ)上的，下面僅舉出幾條整定規(guī)建立于控制工程師經(jīng)驗的基礎(chǔ)上的，下面僅舉出幾條整定規(guī)則作為例子。則作為例子。 對給定值變化和干擾引起的輸出響應(yīng)采取不同的整定規(guī)對給定值變化和干擾引起的輸出響應(yīng)采取不同的整定規(guī)則。則。 在在P、I、D三個作用中，三個作用中，P是最基本的控制作用。當輸出是最基本的控制作用。當輸出響應(yīng)的超調(diào)量過大及衰減比過小時，減小響應(yīng)的超調(diào)量過大及衰減比過小時，減小KP。若最大偏差大，。若最大偏差大，且趨于非周