PID-采樣周期及參數(shù)整定方法(共4頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上數(shù)字PID控制器控制參數(shù)的選擇，可按連續(xù)-時間PID參數(shù)整定方法進行。    在選擇數(shù)字PID參數(shù)之前，首先應該確定控制器結構。對允許有靜差（或穩(wěn)態(tài)誤差）的系統(tǒng)，可以適當選擇P或PD控制器，使穩(wěn)態(tài)誤差在允許的范圍內。對必須消除穩(wěn)態(tài)誤差的系統(tǒng)，應選擇包含積分控制的PI或PID控制器。一般來說，PI、PID和P控制器應用較多。對于有滯后的對象,往往都加入微分控制。 控制器結構確定后，即可開始選擇參數(shù)。參數(shù)的選擇，要根據(jù)受控對象的具體特性和對控制系統(tǒng)的性能要求進行。工程上，一般要求整個閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的，對給定量的變化能迅速響應并平滑跟

2、蹤，超調量?。辉诓煌蓴_作用下，能保證被控量在給定值；當環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化時，整個系統(tǒng)能保持穩(wěn)定，等等。這些要求，對控制系統(tǒng)自身性能來說，有些是矛盾的。我們必須滿足主要的方面的要求，兼顧其他方面，適當?shù)卣壑蕴幚怼?#160;   PID控制器的參數(shù)整定，可以不依賴于受控對象的數(shù)學模型。工程上，PID控制器的參數(shù)常常是通過實驗來確定，通過試湊，或者通過實驗經驗公式來確定。采樣周期的選擇采樣周期：采樣一數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)中，設采樣周期為TS，采樣速率為1/TS，采樣角頻率為 采樣周期TS是設計者要精心選擇的重要參數(shù)，系統(tǒng)的性能與采樣周期的選擇有密切關系。 需要考慮的因素：采樣周期的選擇

3、受多方面因素的影響,主要考慮的因素分析如下。 （1）香農（Shannon）采樣定理 （Wmax-被采樣信號的上限角頻率） 給出了采樣周期的上限。滿足這一定理，采樣信號方可恢復或近似地恢復為原模擬信號，而不丟失主要信息。在這個限制范圍內，采樣周期越小，采樣-數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的性能越接近于連續(xù)-時間控制系統(tǒng)。 （2）閉環(huán)系統(tǒng)對給定信號的跟蹤，要求采樣周期要小。 （3）從抑制擾動的要求來說，采樣周期應該選擇得小些。 （4）從執(zhí)行元件的要求來看，有時要求輸入控制信號要保持一定的寬度。 （5）從計算機精度考慮，采樣周期不宜過短。 （6）從系統(tǒng)成本上考慮，希望采樣周期越長越好。 綜合上述各因素，選擇采樣周期，

4、應在滿足控制系統(tǒng)的性能要求的條件下，盡可能地選擇低的采樣速率。 經驗選擇工業(yè)控制中，大量的受控對象都具有低通的性質。下面圖3-12給出了選擇采樣周期的經驗。 表3-1給出了常用被控量的經驗采樣周期。 試湊方法采樣周期的選擇，要根據(jù)所設計的系統(tǒng)的具體情況，用試湊的方法，在試湊過程中根據(jù)各種合理的建議來預選采樣周期，多次試湊，選擇性能較好的一個作為最后的采樣周期     實驗湊試法的整定步驟為"先比例，再積分，最后微分"。（1）整定比例控制    將比例控制作用由小變到大，觀察各次響應，直至得到反應快、超調小

5、的響應曲線。（2）整定積分環(huán)節(jié)    若在比例控制下穩(wěn)態(tài)誤差不能滿足要求，需加入積分控制。    先將步驟（1）中選擇的比例系數(shù)減小為原來的5080，再將積分時間置一個較大值，觀測響應曲線。然后減小積分時間，加大積分作用，并相應調整比例系數(shù)，反復試湊至得到較滿意的響應，確定比例和積分的參數(shù)。（3）整定微分環(huán)節(jié)    若經過步驟（2），PI控制只能消除穩(wěn)態(tài)誤差，而動態(tài)過程不能令人滿意，則應加入微分控制，構成PID控制。    先置微分時間TD=0，逐漸加大TD，同時相應地改變比

6、例系數(shù)和積分時間，反復試湊至獲得滿意的控制效果和PID控制參數(shù)。    以下是PID控制系統(tǒng)的仿真程序，試調整控制器增益(Kpt)和積分分離值(ei)這兩個參數(shù)，看一下它們對系統(tǒng)輸出響應的影響。 PID參數(shù)對控制質量的影響不十分敏感。因而不同的比例、積分、微分的組合，可能達到相近的控制效果。實際應用中，只要受控過程或受控對象的主要指標達到設計要求，相應的控制器參數(shù)即可作為有效的控制參數(shù)。  實驗經驗法調整PID參數(shù)的方法中較常用的是擴充臨界比例度法,其最大的優(yōu)點是，參數(shù)的整定不依賴受控對象的數(shù)學模型，直接在現(xiàn)場整定、簡單易行。 

7、60;  擴充比例度法適用于有自平衡特性的受控對象，是對連續(xù)-時間PID控制器參數(shù)整定的臨界比例度法的擴充。擴充比例度法整定數(shù)字PID控制器參數(shù)的步驟是：（1）預選擇一個足夠短的采樣周期TS。一般說TS應小于受控對象純延遲時間的十分之一。（2）用選定的TS使系統(tǒng)工作。這時去掉積分作用和微分作用，將控制選擇為純比例控制器，構成閉環(huán)運行。逐漸減小比例度，即加大比例放大系數(shù)KP，直至系統(tǒng)對輸入的階躍信號的響應出現(xiàn)臨界振蕩（穩(wěn)定邊緣），將這時的比例放大系數(shù)記為Kr,臨界振蕩周期記為Tr。（3）選擇控制度。    控制度，就是以連續(xù)-時間PID控制器為基準，將數(shù)字PID控制效果與之相比較。通常采用誤差平方積分作為控制效果的評價函數(shù)。    定義控制度 采樣周期TS的長短會影響采樣-數(shù)據(jù)控制系統(tǒng) 的品質，同樣是最佳整定，采樣-數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的控制品質要低于連續(xù)-時間控制系統(tǒng)。因而，控制度總是大于1的，而且控制度越大，相應的采樣-數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)的品質越差?？刂贫鹊倪x擇要從所設計的系統(tǒng)的控制品質要