测控系统原理与设计05_PID控制算法

1、历史最久、应用最广，适应性最强的控制历史最久、应用最广，适应性最强的控制方式。方式。在工业生产过程中，在工业生产过程中，PID控制算法占控制算法占85%90%。)()()(tctrte d)(d)d(1)()(D0IPtteTtteTteKtut 1T)11()()()(D1PSTSTKSESUSD d)(d)d(1)()(D0IPtteTtteTteKtut )()()(ncnrne tdT)(dte)1()( nene00DIp)1()()()()(uneneTTieTTneKnuni )()(PPneKnu niieTTKnu0IPI)()(1)-(-)()(DPDneneTTKnu 0

2、P)()(ununu 0IP)()()(unununu 0DP)()()(unununu 0DIP)()()()(ununununu 0peuku00DIp)1()()()()(uneneTTieTTneKnuni T)1()()()1()1(10DIp neneTieTTneKnuni)1()()( nununu )2() 1(2)()()1()(DIP neneneKneKneneK)2()1()()(210 neaneaneanu )1(DIP0TTTTKa )21(DP1TTKa TTKaDP2 )()1()(nununu )2()1()()1(210 neaneaneanu)(nu

3、31IPI TTKK12DPD TTKK2)()( ncrne1) 1() 1( ncrne2)2()2( ncrne19)( nu 1841)()1()( nununu )2()1()()(210 neaneaneanu 0)2()1( nene)(nu NY )(numin)(unu maxmin)(unuu max)(unu minumaxu)(numaxmax21fT maxminTTT njTT1j模拟)d()d(02DDC02 ttette控制度控制度051. 控制度控制度02. 控制度控制度 T T T)(1上上限限报报警警”“”“ PHA)(上上限限值值PHPV )(1下下限限

4、报报警警”“”“ PHL)(下下限限值值PLPV )(正正作作用用0 R/DCSVCPVDV )(反反作作用用1 R/DCPVCSVDV DLDV )(报警报警”“1 DLA)(无补偿无补偿0 ICMDVCCDV )(加补偿加补偿1 ICMICVDVCCDV )(减补偿减补偿2 ICMICVDVCCDV )(置换补偿置换补偿3 ICMICVDVCCDV )(0 无补偿无补偿 OCMncUU )( 1 加补偿加补偿 OCMOCVUU nc)(2 减补偿减补偿 OCMOCVUU nc)(3 置换补偿置换补偿 OCMOCVU c)1()( nunu1. 带有死区的带有死区的PID控制控制在控制精度要

5、求不高的场合，能减少由于频繁动作引起的振荡和能量消耗。控制算式和传递特性图分别为：2. PID位置算法中积分饱和的抑制位置算法中积分饱和的抑制在系统偏差较大时，控制PID 算法中积分项的作用，减少由于积分饱和引起的振荡和超调。（1）积分分离的）积分分离的PID控制控制（2）遇限削弱积分法）遇限削弱积分法在实际控制中，控制量的大小总是受到执行机构的限制，而被限定在一定的范围内。因此该方法以此来决定是否引入积分控制和控制的方向。3. PID增量算法中比例和微分饱和的抑制增量算法中比例和微分饱和的抑制控制偏差过大时，比例和微分饱和会使控制量超出实际范围，超出部分将不被执行，影响系统的动态性能。因此，

6、实际操作中将超出部分存储累积，而当控制量在有效范围内时再将存储部分加入，达到补偿的效果。4. 修改微分项修改微分项为了消除给定变化的冲击，在计算微分项时忽略给定变化的影响，即认为给定值不变。为了抗高频干扰，数字控制系统中一般需要加入一阶延迟滤波器，也叫微分限制环节。其传递函数和对应的差分方程为：加入了一阶延迟滤波器后的PID控制器传递函数为：其中去掉滤波环节后的部分为典型的PID形式：将整个系统分解成几个部分各部分的差分形式为：微分部分：积分部分：比例部分：经过整理，化简后的控制律为：un=un-1+K(a0en+a1en-1+a2en-2)程序编制数据运算数的处理小数的处理正负数运算（利用补码进行