积分分离PID控制算法及仿真课程设计

1、计算机控制技术题目：积分分离PID 积分分离式PID PID控制器中引入积分的目的主要是为了消除静差，提高精度，但在过程的启动、结束、大幅度增减设定值或出现较大扰动时，短时间内系统的输出会出现很大的偏差，致使积分部分幅值快速上升。由于系统存在惯性和滞后，这就势必引起系统输出部分出现较大的超调和长时间的波动，特别对于温度、成分等变化缓慢的过程，这一现象更为严重，有可能引起系统震荡。为防止这种现象，采用积分分离式PID控制算法。其基本思想是： 大偏差时，去掉积分作用，以免积分作用使系统稳定性变差;小偏差时，投入积分作用，以便消除静差，提高控制精度。既保证了系统的动态性能又能使系统无静差。具体算法如

2、下：PID控制规律为：其中：e(t)微控制器输入，u(t)微控制器输出。对上市进行零初始条件下的拉氏变换，得PID控制器的传递函数为：式中，u（k）为k时刻控制器的输出量;KP，KI，KD分别为比例系数，积分系数和微分系数;e（K）为当前时刻系统的位置与期望值之差;e（k-1）为上次采样时刻的系统的位置与期望值之差。(1)根据实际情况，设定一阈值0;(2)当le（k）l时，也就是当le（K）l比较大时，切除积分环节，改用PD控制，这 样可以避免过大的超调，又能使系统有较快的响应；(3)当je（K）l时，也就是当le（K）l比较小时，加入积分环节，成为PID控制，保 证系统的控制精度。积分分离P

3、ID控制算法（位置式算法）为：从上式可见，积分分离PID控制算法，只是在常规PID控制算法的积分项前乘一个系数 ,以此来控制积分作用是否有效。当=1时积分有效，当=0时积分项无效。SIMULIK仿真结构图如下： 回路曲线图采用积分分离HD控制算法以后，控制效果如图5.12所示。由图可见，采用积分分 离PID控制算法使得控制系统的性能有了较大的改善 积分分离PID程序/*文件名：ACC3-2-1.C功能描述：实现数字PID调节器的功能。*/#include #include #include /*宏定义*/#define uchar unsigned char#define uint unsig

4、ned int#define ADC_7 XBYTE0x7ff0/定义模数转换IO地址#define DAC_1 XBYTE0x7ff2/定义D/A第一路的IO地/*全局变量定义*/sbit str = P17;/定义A/D启动信号sbit DIN0 = P10;/声明同步信号uint data time;/声明变量，用于定时uchar data t0_h,t0_l;/用于存储定时器0的初值char TK=5;/声明采样周期变量,/采样周期TK*10mschar TC;/TK的变量float kp=0.20;/比例系数char ti=1.5;/积分系数char td=0.015;/微分系数ch

5、ar IBAND=5;/积分分离值char EK;/当前采样的偏差值char EK_1;/上一次采样的偏差值char AEK;/偏差的变化量char UK;/当前时刻的D/A输出int ZEK;/*主函数*/void main(void) TMOD = 0x01;time = 10;/定时10mst0_h = (65536-500*time)/256;/计算定时器0初值t0_l = (65536-500*time)%256;t0_l = t0_l+20;/修正因初值重装而引起的定时误差TH0 = t0_h;TL0 = t0_l;IT1 = 1;/边沿触发中断EX1 = 1;/开外部中断1ET0

6、 = 1;/开定时中断0TR0 = 1;/启动定时器TC = 1;DAC_1= 0x80;/D/A清零EK=EK_1=0;/变量清零 AEK=UK=0;ZEK=0;EA = 1;/开总中断while(1);/*函数名：INT1功能 ：1号外部中断服务程序 参数 ：无* 返回值：无 * */void int1() interrupt 2 using 2float P,D,I,TEMP;DIN0 = 1;/读取输入前，先输出高电平 if(DIN0)/判同步信号到否 EK=EK_1=0;/变量清零UK=AEK=0; ZEK=0; DAC_1 =0x80;/D/A输出零TC=1; else TC-;/

7、判采样周期到否 if(TC=0) EK = ADC_7-128;/采样当前的偏差值，并计算偏差的变化量 AEK =EK-EK_1; EK_1=EK; if(abs(EK) IBAND) I=0;/判积分分离值 else ZEK=EK+ZEK; /计算积分项 I=ZEK*TK;I=I/ti; P=EK; D=AEK*td;/计算微分项 D=D/TK; TEMP=(P+I+D)*kp;/计算比例项 if(TEMP0)/判控制量是否溢出，溢出赋极值 if(TEMP=127) UK=127; else UK=(char)TEMP; else if(TEMP-128) UK=-128; else UK=(char)TEMP; DAC_1=UK+128;/D/A输出控制量 TC=TK;/采样周期变量恢复/*函数名：Time