计算机控制技术第三章-数字控制器的模拟化设计PPT课件

-,1,DDC系统的特点：计算机运算速度快。可分时处理多个控制回路计算机运算能力强3-1-2DDC系统的PID控制算式,Kc比例增益Ti积分时间Td微分时间PPID调节器的输出信号e给定值与测量值之差,-,2,离散化方法：,Ts采样周期,位置型PID控制算式,Pn第n次采样时计算机输出值en第n次采样时的偏差值,-,3,增量型PID控制算式第(n-1)次采样有：,两次采样计算机输出的增量为：,KI积分系数,KD微分系数,-,4,实用递推算式(偏差系数控制算式)将增量型PID控制算式改写为：,令三个动态参数为中间变量：,则有：,-,5,特殊形式的PID算式积分分离PID算式设逻辑系数：,对增量型PID算式改进为：,带有死区的PID算式控制算式为：,-,6,不完全微分的PID算式不完全微分的PID传递函数为：,-,7,将微分部分化成微分方程：,将微分项化成差分项：,令：,-,8,不完全微分的PID位置算式为：,不完全微分的PID增量算式为：,-,9,消除随机干扰的措施对于不同的随机干扰，可采取如下措施：平均值法在nT时刻附近连续采样8次，计算机求取平均值为：,几个采样时刻的采样值求平均代替当次的采样值,-,10,四点中心差分法微分项：,将矩形积分改为梯形积分,-,11,4-2DDC系统PID控制参数的选择及整定采样周期的选择,对于响应快、波动大、容易受干扰影响的过程，应该选取较短的采样周期；反之，则长一些。过程纯滞后较明显，采样周期可与纯滞后时间大致相等。,-,12,选取采样周期时应考虑的几个因素：采样周期应远小于对象的扰动信号周期采样周期应远远小于对象时间常数考虑执行器的响应速度考虑对象所要求的调节品质考虑控制系统的性能价格比考虑计算机所承担的工作量,-,13,量化问题,如果要求分辨率为D0，则字长为：,例：某温度控制系统的温度范围为0200，要求分辨率为0.005，求A/D转换器的字长。,解：,取C为8位。,一般D/A的字长可选小于或等于A/D字长。,数字量的精度与字长有关。字长又和转换器的分辨率有关。,-,14,数字滤波,常用的几种方法：算术平均值法,中位值法,在三个采样周期内，对被测参数连续采样读入三个检测信号，舍去最大和最小的信号，从中选择居中的那个数据作为有效检测信号。,-,15,惯性滤波法,滤波器传递函数为一阶惯性环节,传递函数改写为微分方程：,差分化：,整理得：,Tf滤波器时间常数。,滤波平滑系数,-,16,4PID程序的实现在编程的过程中，必须考虑的问题：操作特征的设置每个回路手动/自动特征位每个执行机构设置正向/反向特征位执行机构极限保护目的：防止执行机构过开或过关。方法：计算Pn(n)-U(n)，检查输出余量。防止极限环解决方法：对计算机输出规定一个不灵敏区，如果|Pn(n)|则计算机不输出。,-,17,带有系统输出鉴别子程序的增量型PID控制算式的程序框图,-,18,5PID参数整定,数字PID控制算法的参数选择一般根据被控过程的特性采样周期的大小工程上其它具体要求选取一个很小的采样周期使计算机过程控制系统为纯比例控制，改变比例系数，使其出现等幅振荡，得到临界比例系数和临界周期。,计算控制度,-,19,-,20,3-3复杂控制系统设计3-3-1串级控制系统的设计,例：煤气加热炉串级温度控制系统,-,21,双回路串级控制系统计算顺序计算主回路的偏差,主控制器的计算（位置PID）,-,22,计算付回路的偏差,付控制器的计算（增量PID）,-,23,3-3-2前馈控制系统的设计,前馈控制系统：当被测的干扰进入控制对象时，前馈控制预先调整控制作用，使被控变量保持在给定值上。,-,24,设：u1=0，并设输出的干扰为0，则有,完全补偿的条件,-,25,若:,前馈控制器为:,-,26,离散化:,-,27,前馈-反馈计算机控制系统计算顺序为：计算反馈控制的偏差,反馈控制器输出（PID）,计算前馈补偿器输出,总控制量输出,-,28,4-3-3大纯滞后补偿控制系统的设计,预估器的传递函数为,闭环传递函数为,-,29,史密斯