PID控制的本质

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第九章PID 控制器
9.1数字PID
* ~; w0 U# Q. Y0 E: p; E, A1.1 PID控制的本质
是一个二阶线性控制器
定义:通过调整比例、积分和微分三项参数，使得大多数的工业控制系统获得良好的闭环控制性能。
1.技术成熟
! J  v8 }/ x# M2.易被人们熟悉和掌握
3.不需要建立數学模型
.控制效果好
/ H3 h1 R% G+ J! `4 x5.鲁梓性
一标准数字PID算法
通常依据控制器输出与执行机构的对应关系，
将基本数字PID 算法分为位置式PID 和增量式PID 两种。
# X3 L' A/ }8 `# L& R4 E" R1.位置式PID控制算法
基本PID控制器的理想算式为
& l6 `* ]% N. Kde(1)
u(t)= K,e(1)+
* v& p; |- @& x1 G/ {Lel)d+Ij
dt
Th
' J' t( @" W/ W(1)
式中
- C/ H) s+ K) ~) A: Ku()一-控制器 (也称调节器)的输出:
% J' D1 X5 C8 J2 }e(t)- - -控制器的输入(常常是设定值与被控量之差，即()=()-():
Kp一
控制器的比例放大系数:
. e1 o  l& @" K& W* [( x# k/ nTi -- -控制器的积分时间:
! s1 _+ d6 v) r+ I2 f* pTa--控制器 的微分时间。
设u(k)为第k次采样时刻控制器的输出值，可得离散的
3 p: ~& U- |& {9 w& @0 A- a- l3 [PID算式
u(k)= K,e(k)+ K,ZeU)+K][e(k)-e(k-1]
(2)
二为积分系数 x=5
% d8 `! M$ i4 V* ~8 @. _) p.为微分系数
式中
7
8 C; m$ M, B7 D  C由于计算机的输出u(k) 直接控制执行机构(如阀门)， u(k)的值 与执行机构的位置( 如阀
: d  V) O$ v9 ~& g. D0 V门开度) - -对应，所以通常称式(2)为位置式 PID 控制算法。
位置式PID控制算法的缺点:当前采样时刻的输出与过去的各个状态有关，计算时要对
e(k)进行累加，运算量大:而且控制器的输出u(k)对 应的是执行机构的实际位置，如果计算机
# @0 S9 [' c$ c  l6 W6 E7 d! I$ a出现故障，u(k)的大幅度变化会 引起执行机构位W的大幅度变化。
2.增量式PID控制算法
增量式PID是指数字控制器的输出只是控制量的增量s u(k)。采用增量式算法时，计算
0 r" f, l% T) g$ z0 z) y. ?& A- C: h机输出的控制量A u(k)对应的是本次执行机构位置的增量，而不是对应执行机构的实际位置，
因此要求执行机构必须具有对控制量增量的累积功能，才能完成对被控对象的控制操作。执
行机构的累积功能可以采用硬件的方法实现:也可以采用软件来实现，如利用算式
u()=u(k- D)+Qu(K)程序化来完成。

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定义:通过调整比例、积分和微分三项参数，使得大多数的工业控制系统获得良好的闭环控制性能。