TA的每日心情 | 开心 2019-11-21 15:51 |
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第九章PID 控制器
8 V& H7 E P2 X& s* t9.1数字PID" r5 v/ }: ^+ D& v# Z
1.1 PID控制的本质5 m- S: U) |0 X7 g! o! W
是一个二阶线性控制器9 S0 z$ ?4 z6 k. X- W/ M5 E' x
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。& ?6 R: ~* \( w$ ^ j6 S
1.技术成熟
0 m# T8 W, @$ B" @2.易被人们熟悉和掌握* C; N1 n" r3 t1 k3 l' Y
3.不需要建立數学模型
, Y. m8 @) O) A. s" m% Q& _.控制效果好 Z. r) Y. f n5 u) d# `
5.鲁梓性
* M1 {$ ?; e& \# G& D一标准数字PID算法
' b# L3 d* ?) S0 h3 v$ h% Q通常依据控制器输出与执行机构的对应关系,
% d% r |+ H5 i4 M2 v, i将基本数字PID 算法分为位置式PID 和增量式PID 两种。
+ N7 p4 D8 A7 x# b0 Z8 f* @1.位置式PID控制算法
) R3 D) j( f/ ~5 V基本PID控制器的理想算式为
( d' s' p. i. |* V! K7 P* Tde(1): U7 q. [6 @6 z4 V, Z# y' b
u(t)= K,e(1)+
- c. J& e) g5 O+ e2 D }: mLel)d+Ij7 l$ J* ~9 }; i1 e- j4 |, C% U- I
dt* k6 @ Y! t0 ^, d
Th
- Y* w5 Q$ h! v+ D. ?/ b! B, p8 ](1)
8 I3 b. `, q7 A2 K7 S r1 w式中" ~8 q* J/ N o. Z' A2 G
u()一-控制器 (也称调节器)的输出:: E$ K' \; T$ z- L! b F, ], i
e(t)- - -控制器的输入(常常是设定值与被控量之差,即()=()-():% M6 ]8 S' P( `; n5 V$ ] O ]" u
Kp一
2 n* m/ f; d7 K5 i6 P7 E控制器的比例放大系数:
3 W$ Q( P! N2 ZTi -- -控制器的积分时间:% P6 ` b7 z% u
Ta--控制器 的微分时间。4 V0 u) E: V5 M% a* K5 {; ^' ?
设u(k)为第k次采样时刻控制器的输出值,可得离散的, B9 r& ~/ O! W
PID算式! t7 a+ [1 k" Z* l
u(k)= K,e(k)+ K,ZeU)+K][e(k)-e(k-1]5 z" ]( j7 W# C' V- I6 @
(2)! s, }. [" m+ \* \# Z$ `3 G
二为积分系数 x=5
) P7 y/ O K* Y0 \6 d8 r4 N) v.为微分系数3 V: [3 ]9 a! }# ?2 o0 J
式中
; S1 f/ A- P# |% S$ C7
U* y7 g/ ^* l' A) b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. I, }! E# S: |) j
门开度) - -对应,所以通常称式(2)为位置式 PID 控制算法。
1 n' {6 G1 s8 E0 {$ s4 d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. B7 G$ G0 L) }9 h! P' H
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: B1 n! l; p; V7 v9 \3 Y3 h
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 a) B- L* d: ]2.增量式PID控制算法0 m/ _. I; r8 x: Q
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
! c% i# h( z, Z4 t/ m+ H, Z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,
0 d, I+ @; p! j2 o5 l/ W# Y1 Q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% A7 i9 H" W# i0 Y" m; V4 N
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1 H6 `8 q; L$ C3 T7 O
u()=u(k- D)+Qu(K)程序化来完成。: X3 K v3 y0 [) n% V, v& h% |4 ~
. @' w) P& t7 B- s! A K3 \% m! q
% Z* m1 U* T( V& q% u3 a1 t* o |
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