計(jì)算機(jī)控制課件 第4章-計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)模擬化設(shè)計(jì)

1、第第4章章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的模擬化設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的模擬化設(shè)計(jì)本章主要知識(shí)點(diǎn)本章主要知識(shí)點(diǎn): 數(shù)字控制器數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì)步驟的連續(xù)化設(shè)計(jì)步驟 數(shù)字?jǐn)?shù)字PIDPID控制算法控制算法 數(shù)字?jǐn)?shù)字PIDPID的改進(jìn)的改進(jìn) 數(shù)字?jǐn)?shù)字PIDPID的參數(shù)整定的參數(shù)整定 4.1 數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì)步驟數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì)步驟基本設(shè)計(jì)思想基本設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)假想連續(xù)控制器設(shè)計(jì)假想連續(xù)控制器D(s)D(s)離散化連續(xù)控制器離散化連續(xù)控制器D(z)D(z)離散算法的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)與校驗(yàn)離散算法的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)與校驗(yàn) 連續(xù)化設(shè)計(jì)的基本思想r(t)y(t)TD(z)e(t)e(k)Tu(k)H0(s)u(t)G(s)

2、 把整個(gè)控制系統(tǒng)看成是模擬系統(tǒng)，利用模擬系統(tǒng)的理論和方法進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，得到模擬控制器后再通過某種近似，將模擬控制器離散化為數(shù)字控制器，并由計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 D(s) 設(shè)計(jì)假想連續(xù)控制器n1. 原則上可采用連續(xù)控制系統(tǒng)中各種設(shè)計(jì)方法來(lái)設(shè)計(jì)連續(xù)系統(tǒng)控制器n 控制器實(shí)際上是系統(tǒng)的一種校正裝置。系統(tǒng)借助校正裝置改變實(shí)際系統(tǒng)最終輸出性能。n 控制器的連接方式控制器的連接方式（校正方式）有：串聯(lián)校正、反饋校正、前饋校正和復(fù)合校正。n 控制器的控制規(guī)律控制器的控制規(guī)律（D(s)表達(dá)式）：可用頻率法、根軌跡法、零極點(diǎn)匹配法等方法進(jìn)行分析綜合得到，工程上常采用已知結(jié)構(gòu)的PID 控制算法。D(s)2. 零階保持器

3、的處理方法 采用連續(xù)化設(shè)計(jì)方法，用數(shù)字控制器去近似連續(xù)控制器，要有相當(dāng)短的采樣周期。采樣周期足夠小時(shí)，可忽略保持器。4.2 連續(xù)控制器的離散化 根據(jù)連續(xù)控制器的根據(jù)連續(xù)控制器的傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)，離散化方法有：，離散化方法有：n1. 雙線性變換法：11211( )( )zsTzD zD s2121212122sTsTsTsTeeezsTsTsTn其中：11( )( )zsTD zD s2. 后向差分法：其中,利用級(jí)數(shù)展開寫成以下形式：sTeezsTsT111TzTzzs1113. 前向差分法： TzssDzD1)()(ksTskTsTsez)(!1)(! 2112T其中：Tzs1前向差分法也可由

4、數(shù)值微分中得到，用差分代替微分。設(shè)微分控制規(guī)律為dttdetu)()(兩邊求拉氏變換后可推導(dǎo)出控制器為采用前向差分近似可得上式兩邊求Z變換后可推導(dǎo)出數(shù)字控制器為ssEsUsD)()()(Tkekeku)() 1()(TzssDTzzEzUzD1)(1)()()(4.3 數(shù)字?jǐn)?shù)字PIDPID控制算法控制算法 根據(jù)偏差的比例根據(jù)偏差的比例(P)、積分、積分(I)、微分、微分(D)進(jìn)行控制進(jìn)行控制(簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱PID控制控制)，是控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種，是控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種控制規(guī)律?？刂埔?guī)律。PIDPID調(diào)節(jié)器之所以經(jīng)久不衰，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)器之所以經(jīng)久不衰，主要有以下優(yōu)點(diǎn)： 1.技

5、術(shù)成熟，通用性強(qiáng)技術(shù)成熟，通用性強(qiáng) 2.原理簡(jiǎn)單，易被人們熟悉和掌握原理簡(jiǎn)單，易被人們熟悉和掌握 3.不需要建立控制器數(shù)學(xué)模型不需要建立控制器數(shù)學(xué)模型 n 4.控制效果好，控制效果好，P、I、D三個(gè)參數(shù)的優(yōu)化配置，三個(gè)參數(shù)的優(yōu)化配置， 兼顧了動(dòng)態(tài)過程的現(xiàn)在、過去與將來(lái)的信息，使動(dòng)兼顧了動(dòng)態(tài)過程的現(xiàn)在、過去與將來(lái)的信息，使動(dòng)態(tài)過程快速、態(tài)過程快速、 平穩(wěn)和準(zhǔn)確；平穩(wěn)和準(zhǔn)確； 1 1模擬模擬PIDPID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器 對(duì)應(yīng)的模擬對(duì)應(yīng)的模擬PIDPID調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)為為 PIDPID控制規(guī)律以控制規(guī)律以微分方程微分方程形式表示為：形式表示為： K KP P為比例增益，為比例增益，K

6、KP P與比例帶與比例帶成倒數(shù)關(guān)系即成倒數(shù)關(guān)系即K KP P=1/=1/T Ti i為積分時(shí)間，為積分時(shí)間，T Td d為微分時(shí)間為微分時(shí)間u(t)u(t)為控制量，為控制量，e(t)e(t)為偏差為偏差tdiPdttdeTdtteTteKtu0)()(1)()()11 ()()()(sTsTKsEsUsDdiP 比例控制的作用比例控制的作用：能迅速反映誤差，從而：能迅速反映誤差，從而減少誤減少誤差差，但比例控制不能最終消除穩(wěn)態(tài)誤差。比例控制，但比例控制不能最終消除穩(wěn)態(tài)誤差。比例控制的加強(qiáng)，的加強(qiáng)，會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 積分控制的作用積分控制的作用：按誤差累加進(jìn)行控制，積分作

7、：按誤差累加進(jìn)行控制，積分作用能最終消除穩(wěn)態(tài)誤差，同時(shí)帶來(lái)系統(tǒng)延時(shí)，動(dòng)態(tài)用能最終消除穩(wěn)態(tài)誤差，同時(shí)帶來(lái)系統(tǒng)延時(shí)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢，而且積分太強(qiáng)會(huì)引起系統(tǒng)超調(diào)加大，甚響應(yīng)變慢，而且積分太強(qiáng)會(huì)引起系統(tǒng)超調(diào)加大，甚至出現(xiàn)震蕩。至出現(xiàn)震蕩。 微分控制的作用微分控制的作用：按誤差變化趨勢(shì)進(jìn)行控制，微：按誤差變化趨勢(shì)進(jìn)行控制，微分作用可以減少超調(diào)量，克服振蕩，提高系統(tǒng)穩(wěn)定分作用可以減少超調(diào)量，克服振蕩，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。同時(shí)提高響應(yīng)速度，改善動(dòng)態(tài)性能。性。同時(shí)提高響應(yīng)速度，改善動(dòng)態(tài)性能。2. 2. 控制算法控制算法 由于計(jì)算機(jī)控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采由于計(jì)算機(jī)控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差

8、值計(jì)算控制量。樣時(shí)刻的偏差值計(jì)算控制量。 在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，PID控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)必須用控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)必須用數(shù)值逼近的方法。當(dāng)采樣周期相當(dāng)短時(shí)，用求和代替數(shù)值逼近的方法。當(dāng)采樣周期相當(dāng)短時(shí)，用求和代替積分、用后向差分代替微分，使模擬積分、用后向差分代替微分，使模擬PID離散化變?yōu)殡x散化變?yōu)椴罘址匠?。這樣就得到兩種算式：差分方程。這樣就得到兩種算式： (1)數(shù)字?jǐn)?shù)字PID位置型控制算法位置型控制算法(微分方程推導(dǎo)微分方程推導(dǎo)) (2)數(shù)字?jǐn)?shù)字PID增量型控制算法增量型控制算法(傳遞函數(shù)推導(dǎo)傳遞函數(shù)推導(dǎo)) （1）. 數(shù)字PID位置型控制算法pd0i1d ( )( )( )( )

9、dte tu tKe te t dtTTtpdi( )1( )1( )U sG sKT sE sTs一般連續(xù)形式（模擬形式）：有微分方程和傳遞函數(shù)兩種形式離散等效：在中，以求和替代積分，向后差分替代微分00( )( )ktie t dtTe i( )( )(1)de te ke kdtT0( )(1)( )( )( )kpdiiTe ke ku kKe ke iTTT0( )( )( )( )(1)kpidiu kK e kKe iKe ke k得到位置算式其中：ipiTTKK TTKKdpd（2）.數(shù)字PID增量型控制算法根據(jù)控制器的，利用后向差分法離散化1(1)/( )( )( )( )s

10、zTU zG zG sE z11(1)1(1)dpiTTzKTzT1211(1)(12)1dddpiTTTTKzzzTTTT112(1) ( )(1)(12)( )dddpiTTTTzU zKzzE zTTTT化成差分方程形式012( )( )(1)(2)u kq e kq e kq e k 理想PID的增量差分形式（遞推算式）012( )( )(1)(2)u kq e kq e kq e k( )(1)( )u ku ku k012(1)2(1)dpidpdpTTqKTTTqKTTqKT 其中（4 33）（3）數(shù)字PID控制算法實(shí)現(xiàn)方式比較 控制系統(tǒng)中：控制系統(tǒng)中：如執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用調(diào)節(jié)閥，則控

11、制量對(duì)應(yīng)閥門的如執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用調(diào)節(jié)閥，則控制量對(duì)應(yīng)閥門的開度，表征了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置，此時(shí)控制器應(yīng)采開度，表征了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置，此時(shí)控制器應(yīng)采用數(shù)字用數(shù)字PID位置式控制算法；位置式控制算法；如執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)，每個(gè)采樣周期，控如執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)，每個(gè)采樣周期，控制器輸出的控制量，是相對(duì)于上次控制量的增加，制器輸出的控制量，是相對(duì)于上次控制量的增加，此時(shí)控制器應(yīng)采用數(shù)字此時(shí)控制器應(yīng)采用數(shù)字PID增量式控制算法；增量式控制算法；增量式控制算法的優(yōu)點(diǎn)：增量式控制算法的優(yōu)點(diǎn)：(1)(1)增量算法不需要做累加，控制量增量的確定僅增量算法不需要做累加，控制量增量的確定僅與最近幾次誤差采樣值有關(guān)，與最

12、近幾次誤差采樣值有關(guān)，計(jì)算誤差計(jì)算誤差或計(jì)算或計(jì)算精度問題，精度問題，對(duì)控制量的計(jì)算影響較小對(duì)控制量的計(jì)算影響較小。而位置。而位置算法要用到過去的誤差的累加值，算法要用到過去的誤差的累加值，容易產(chǎn)生大容易產(chǎn)生大的累加誤差的累加誤差。(2)(2)增量式算法得出的是控制量的增量，例如閥門增量式算法得出的是控制量的增量，例如閥門控制中、只輸出閥門開度的變化部分，控制中、只輸出閥門開度的變化部分，誤動(dòng)作誤動(dòng)作影響小影響小，必要時(shí)通過邏輯判斷限制或禁止本次，必要時(shí)通過邏輯判斷限制或禁止本次輸出，不會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的工作。而位置算法輸出，不會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的工作。而位置算法的輸出是控制量的全量輸出，誤動(dòng)作影響

13、大。的輸出是控制量的全量輸出，誤動(dòng)作影響大。(3)(3)采用增量算法，采用增量算法，易于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)到自動(dòng)的無(wú)沖擊易于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)到自動(dòng)的無(wú)沖擊切換。切換。（4）數(shù)字PID控制算法流程 5.4 5.4 數(shù)字?jǐn)?shù)字PIDPID控制器的改進(jìn)控制器的改進(jìn) （1）積分項(xiàng)的改進(jìn)）積分項(xiàng)的改進(jìn)（2）微分項(xiàng)的改進(jìn)）微分項(xiàng)的改進(jìn)（3）時(shí)間最優(yōu)）時(shí)間最優(yōu)+PID控制控制 （4）帶死區(qū)的）帶死區(qū)的PID控制算法控制算法（1）積分項(xiàng)的改進(jìn) n積分分離積分分離 n變速積分變速積分n抗積分飽和抗積分飽和 n梯形積分梯形積分 n消除積分不靈敏區(qū)消除積分不靈敏區(qū) 積分的作用？積分的作用？ 消除靜態(tài)誤差，提高穩(wěn)態(tài)精度消除靜態(tài)誤差，提高

14、穩(wěn)態(tài)精度 積分分離算法現(xiàn)象現(xiàn)象：一般一般PID,PID,當(dāng)有較大的擾動(dòng)或大幅度改變當(dāng)有較大的擾動(dòng)或大幅度改變?cè)O(shè)定值時(shí)，由于短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大的偏差，加上設(shè)定值時(shí)，由于短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大的偏差，加上系統(tǒng)本身具有的慣性和滯后，在積分的作用下，系統(tǒng)本身具有的慣性和滯后，在積分的作用下，將引起系統(tǒng)過量的超調(diào)和長(zhǎng)時(shí)間的波動(dòng)。將引起系統(tǒng)過量的超調(diào)和長(zhǎng)時(shí)間的波動(dòng)。 積分的主要作用積分的主要作用：在控制的后期消除穩(wěn)態(tài)偏差在控制的后期消除穩(wěn)態(tài)偏差 普通分離算法：大偏差時(shí)不積分普通分離算法：大偏差時(shí)不積分 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，采用時(shí)，采用PIDPID控制控制當(dāng)當(dāng) 時(shí)，采用時(shí)，采用PDPD控制控制 ( )e k( )e k積分分離值

15、的確定原則abcytPDPDPID圖9-3 不同積分分離值下的系統(tǒng)響應(yīng)曲線 對(duì)于積分分離，應(yīng)該根據(jù)具體對(duì)象及控制要求合理的選擇閾值若值過大，達(dá)不到積分分離的目的；若值過小，一旦被控量y(t)無(wú)法跳出各積分分離區(qū)，只進(jìn)行PD控制，將會(huì)出現(xiàn)殘差。 變速積分算法( ) ( )( )iiu kf e kK e k1( )( )( )( )0( )e kBAe kBf e kBe kABAe kAB0BA+B-B-A-Be(k)tPID變速積分變速積分PDPD大大小小大大小小積分飽和現(xiàn)象與抗積分飽和算法n積分飽和現(xiàn)象 00tCedtSu )()(10nkCkeSnu001(1)( ) (1)nCkunS

16、e kS e n方方向向不不變變時(shí)時(shí)當(dāng)當(dāng)誤誤差差) 1(),() 1(nenunucC閥閥門門的的開開度度極極限限)(mnuC執(zhí)執(zhí)行行器器進(jìn)進(jìn)入入深深度度飽飽和和控制量開始退飽和當(dāng)誤差反向時(shí) ,變變化化執(zhí)執(zhí)行行器器才才能能響響應(yīng)應(yīng)誤誤差差的的退退出出飽飽和和后后,抗積分飽和算法：抗積分飽和算法：輸出限幅，輸出超限時(shí)不積分輸出限幅，輸出超限時(shí)不積分 u當(dāng)當(dāng) 時(shí)，采用時(shí)，采用PDPD控制控制u當(dāng)當(dāng) 時(shí)，采用時(shí)，采用PDPD控制控制u其他情況，正常的其他情況，正常的PIDPID控制控制 max( )u kumin( )u ku-u0u0u(t)U(s)e(t)E(s)PIDu (t)U(s)圖 抗積

17、分飽和PID飽和非線性環(huán)節(jié)飽和非線性環(huán)節(jié) 抗積分飽和與積分分離的對(duì)比抗積分飽和與積分分離的對(duì)比相同相同：某種狀態(tài)下，切除積分作用。某種狀態(tài)下，切除積分作用。 不同不同： 抗積分飽和抗積分飽和 根據(jù)最后的根據(jù)最后的控制輸出控制輸出越限狀態(tài)判斷，越限狀態(tài)判斷，在控制器的出口判斷。在控制器的出口判斷。 積分分離積分分離 根據(jù)根據(jù)偏差偏差是否超出預(yù)設(shè)的分離值判斷，是否超出預(yù)設(shè)的分離值判斷，在控制器的入口判斷。在控制器的入口判斷。消除積分不靈敏區(qū)消除積分不靈敏區(qū)積分不靈敏區(qū)產(chǎn)生的原因：積分不靈敏區(qū)產(chǎn)生的原因：由于計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)的限制，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果小于字長(zhǎng)由于計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)的限制，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果小于字長(zhǎng)所能表示的數(shù)的精

18、度，計(jì)算機(jī)就作為所能表示的數(shù)的精度，計(jì)算機(jī)就作為“零零”將將此數(shù)丟掉。當(dāng)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行字長(zhǎng)較短，采樣周此數(shù)丟掉。當(dāng)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行字長(zhǎng)較短，采樣周期期T也短，而積分時(shí)間也短，而積分時(shí)間Ti又較長(zhǎng)時(shí)，又較長(zhǎng)時(shí)，ui(k)容容易出現(xiàn)小于字長(zhǎng)的精度而丟數(shù)，此積分作用消易出現(xiàn)小于字長(zhǎng)的精度而丟數(shù)，此積分作用消失，這就稱為積分不靈敏區(qū)。失，這就稱為積分不靈敏區(qū)。（舉例）某溫度控制系統(tǒng)，溫度量程為（舉例）某溫度控制系統(tǒng)，溫度量程為0 0至至12751275，A/DA/D轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為8 8位，并采用位，并采用8 8位字長(zhǎng)定點(diǎn)運(yùn)算。設(shè)位字長(zhǎng)定點(diǎn)運(yùn)算。設(shè)K KP P=1,T=1S,T=1,T=1S,TI I=10s,

19、e(k)=50=10s,e(k)=50 1)501275255(101)()(keTTKkuIPI如果偏差如果偏差e(k)e(k)5050，則，則uuI I(k)(k)1 1，計(jì)算機(jī)就作為，計(jì)算機(jī)就作為“零零”將此數(shù)丟掉，控制器就沒有積分作用。只有當(dāng)偏將此數(shù)丟掉，控制器就沒有積分作用。只有當(dāng)偏差達(dá)到差達(dá)到5050時(shí)，才會(huì)有積分作用。時(shí)，才會(huì)有積分作用。 為了消除積分不靈敏區(qū)，通常采用以下措施：為了消除積分不靈敏區(qū)，通常采用以下措施：增加增加A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)，加長(zhǎng)運(yùn)算字長(zhǎng)，這樣可轉(zhuǎn)換位數(shù)，加長(zhǎng)運(yùn)算字長(zhǎng)，這樣可以提高運(yùn)算精度。以提高運(yùn)算精度。當(dāng)積分項(xiàng)當(dāng)積分項(xiàng)uI(k)連續(xù)連續(xù)n次出現(xiàn)小于輸出精度次出

20、現(xiàn)小于輸出精度的的情況時(shí)，不要把它們作為情況時(shí)，不要把它們作為“零零”舍掉，而是把舍掉，而是把它們一次次累加起來(lái)，直到累加值它們一次次累加起來(lái)，直到累加值SI大于大于時(shí)，時(shí)，才輸出才輸出SI，同時(shí)把累加單元清零，同時(shí)把累加單元清零 。niIIiuS0)(2) 微分項(xiàng)的改進(jìn) PID調(diào)節(jié)器的微分作用對(duì)于克服系統(tǒng)的慣性、調(diào)節(jié)器的微分作用對(duì)于克服系統(tǒng)的慣性、減少超調(diào)、抑制振蕩起著重要的作用。但是在數(shù)減少超調(diào)、抑制振蕩起著重要的作用。但是在數(shù)字字PID調(diào)節(jié)器中，微分部分的調(diào)節(jié)作用并不是很調(diào)節(jié)器中，微分部分的調(diào)節(jié)作用并不是很明顯，甚至沒有調(diào)節(jié)作用。明顯，甚至沒有調(diào)節(jié)作用。 我們可以從離散化后的計(jì)算公式中分

21、析出微分我們可以從離散化后的計(jì)算公式中分析出微分項(xiàng)的作用。項(xiàng)的作用。TkekeTKkuDP) 1()()(d當(dāng)當(dāng)e(k)e(k)為階躍函數(shù)時(shí)，微分輸出依次為為階躍函數(shù)時(shí)，微分輸出依次為K KP PT TD D/T,0,0/T,0,0 即微分項(xiàng)的輸出僅在第一個(gè)周期起激勵(lì)作用。即微分項(xiàng)的輸出僅在第一個(gè)周期起激勵(lì)作用。 對(duì)于對(duì)于時(shí)間常數(shù)較大時(shí)間常數(shù)較大的系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)作用很小，不能的系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)作用很小，不能達(dá)到超前控制誤差的目的。而且在第一個(gè)周期微分作達(dá)到超前控制誤差的目的。而且在第一個(gè)周期微分作用太大，在短暫的輸出時(shí)間內(nèi)，執(zhí)行器達(dá)不到應(yīng)有的用太大，在短暫的輸出時(shí)間內(nèi)，執(zhí)行器達(dá)不到應(yīng)有的相應(yīng)開度，會(huì)

22、使輸出失真。相應(yīng)開度，會(huì)使輸出失真。 相反，對(duì)于相反，對(duì)于頻率較高頻率較高的干擾，信號(hào)又比較敏感，的干擾，信號(hào)又比較敏感，容易引起控制過程振蕩，降低調(diào)節(jié)品質(zhì)，因此，我們?nèi)菀滓鹂刂七^程振蕩，降低調(diào)節(jié)品質(zhì)，因此，我們需要對(duì)微分項(xiàng)進(jìn)行改進(jìn)。主要有以下兩種方法：需要對(duì)微分項(xiàng)進(jìn)行改進(jìn)。主要有以下兩種方法： (1)(1)不完全微分不完全微分PIDPID控制算法控制算法 (2)(2)微分先行微分先行PIDPID控制算式控制算式四、數(shù)字四、數(shù)字PIDPID參數(shù)的整定參數(shù)的整定采樣周期的選擇采樣周期的選擇理論整定方法：依賴于被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型；理論整定方法：依賴于被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型； 仿真尋優(yōu)方法仿真尋優(yōu)方法

23、工程整定方法：近似的經(jīng)驗(yàn)方法，不依賴模型。工程整定方法：近似的經(jīng)驗(yàn)方法，不依賴模型。 擴(kuò)充臨界比例帶法擴(kuò)充臨界比例帶法 擴(kuò)充響應(yīng)曲線法擴(kuò)充響應(yīng)曲線法 優(yōu)選法優(yōu)選法 試湊法試湊法確定確定PIDPID參數(shù)參數(shù)(1) 采樣周期的選擇首先要考慮的因素首先要考慮的因素 根據(jù)香農(nóng)采樣定理，采樣周期上限應(yīng)滿足：根據(jù)香農(nóng)采樣定理，采樣周期上限應(yīng)滿足： T/T/maxmax, ,其中其中maxmax為被采樣信號(hào)的上限角頻率。為被采樣信號(hào)的上限角頻率。 采樣周期的下限為計(jì)算機(jī)執(zhí)行控制程序和輸入輸出所耗費(fèi)采樣周期的下限為計(jì)算機(jī)執(zhí)行控制程序和輸入輸出所耗費(fèi)的時(shí)間，系統(tǒng)的采樣周期只能在的時(shí)間，系統(tǒng)的采樣周期只能在T T

24、minmin與與T Tmaxmax之間選擇（在允許范之間選擇（在允許范圍內(nèi)，選擇較小的圍內(nèi)，選擇較小的T T）。）。 其次要考慮以下各方面的因素其次要考慮以下各方面的因素 給定值的變化頻率給定值的變化頻率: :變化頻率越高，采樣頻率就應(yīng)越高變化頻率越高，采樣頻率就應(yīng)越高; ; 被控對(duì)象的特性：被控對(duì)象是快速變化的還是慢變的被控對(duì)象的特性：被控對(duì)象是快速變化的還是慢變的; ; 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型：執(zhí)行機(jī)構(gòu)的慣性大，采樣周期應(yīng)大執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型：執(zhí)行機(jī)構(gòu)的慣性大，采樣周期應(yīng)大; ; 控制算法的類型：采用太小的控制算法的類型：采用太小的T T會(huì)使得會(huì)使得PIDPID算法的微分積算法的微分積分作用很不明顯；

25、控制算法也需要計(jì)算時(shí)間。分作用很不明顯；控制算法也需要計(jì)算時(shí)間。 控制的回路數(shù)：當(dāng)回路較多時(shí)應(yīng)加大采樣周期?？刂频幕芈窋?shù)：當(dāng)回路較多時(shí)應(yīng)加大采樣周期。(2) 湊試法確定PID參數(shù) 整定步驟：整定步驟：n 首先只整定比例部分。比例系數(shù)由小變大，觀察相應(yīng)的系統(tǒng)首先只整定比例部分。比例系數(shù)由小變大，觀察相應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng)，直到得到反應(yīng)快，超調(diào)小的響應(yīng)曲線。系統(tǒng)無(wú)靜差或靜響應(yīng)，直到得到反應(yīng)快，超調(diào)小的響應(yīng)曲線。系統(tǒng)無(wú)靜差或靜差已小到允許范圍內(nèi)，并且響應(yīng)效果良好，那么只須用比例調(diào)差已小到允許范圍內(nèi)，并且響應(yīng)效果良好，那么只須用比例調(diào)節(jié)器即可，最優(yōu)比例系數(shù)可由此確定。節(jié)器即可，最優(yōu)比例系數(shù)可由此確定。n 若靜差不能滿足設(shè)計(jì)要求，則須加入積分環(huán)節(jié)。整定時(shí)首先若靜差不能滿足設(shè)計(jì)要求，則須加入積分環(huán)節(jié)。整定時(shí)首先置積分時(shí)間置積分時(shí)間TI為一較大值，并將經(jīng)第一步整定得到的比例系數(shù)略為