关于PID控制课件

PID控制1闭环PID控制

PID控制器管理输出数值，以便将偏差(e)为零，使系统达到稳定状态。偏差是给定值（SP）和过程变量（PV）的差。

2PID算法

PID控制原则以下列公式为基础，其中将输出M(t)表示成比例项、积分项和微分项的函数：

其中

M(t)为PID运算的输出，是时间的函数

Kp为

PID回路的比例系数

Ki为

PID回路的积分系数

Kd为PID回路的微分系数

e为PID回路的偏差（给定值和过程变量之差）

Minital为PID回路输出的初始值为了在数字计算机内运行此控制函数，必须将连续函数化成为偏差值的间断采样。数字计算机使用下列相应公式为基础的离散化PID运算模型。

其中:Mn

为采样时刻n的PID运算输出值

Kp为

PID回路的比例系数

Ki为

PID回路的积分系数

Kd为PID回路的微分系数

en为采样时刻n的PID回路的偏差

en-1为采样时刻n-1的PID回路的偏差

el

为采样时刻l的PID回路的偏差

Minital为PID回路输出的初始值•

计算回路输出值

CPU实际使用对上述简化公式略微修改的格式。修改后的公式为：

其中:Mn

为采样时刻n的回路输出计算值

MPn为采样时刻n的回路输出比例项

MIn为采样时刻n的回路输出积分项

MDn为采样时刻n的回路输出微分项•比例项比例项MP是PID回路的比例系数(Kp)及偏差(e)的乘积，为了方便计算取Kp=Kc。CPU采用的计算比例项的公式为：

其中:MPn

为采样时刻n的输出比例项的值

Kc

为回路的增益

SPn

为采样时刻n的设定值

PVn

为采样时刻n的过程变量值•积分项积分项MI与偏差和成比例。为了方便计算取。CPU采用的积分项公式为：

其中:MIn为

采用时刻n的输出积分项的值

Kc为回路的增益

Ts

为采样的时间间隔

Ti

为积分时间

SPn

为采样时刻n的设定值

PVn

为采样时刻n的过程变量值

MX为采样时刻n-1的积分项(又称为积分前项)

积分项(MX)是积分项全部先前数值的和。每次计算出MIn以后，都要用MIn去更新MX。其中MIn可以被调整或被限定。MX的初值通常在第一次计算出输出之前被置为Minitai（初值）。其它几个常量也是积分项的一部分，如增益、采样时刻

(PID循环重新计算输出数值的循环时间)、以及积分时间(用于控制积分项对输出计算影响的时间)。

•微分项微分项MD与偏差的改变成比例，方便计算取

。

计算微分项的公式为：

为了避免步骤改变或由于对设定值求导而带来的输出变化，对此公式进行修改，假定设定值为常量(SPn=SPn-1)，因此将计算过程变量的改变，而不计算偏差的改变，计算公式可以改进为：

其中：

MDn为

采用时刻n的输出微分项的值

Kc为回路的增益

Ts

为采样的时间间隔

Td

为微分时间

SPn

为采样时刻n的设定值

SPn-1

为采样时刻n-1的设定值

PVn

为采样时刻n的过程变量值

PVn-1

为采样时刻n-1的过程变量值3PID算法的实现•运算框图•PID控制软件（S7_Pro4）

OB1

OB35FB1续FB1续FB1续仿真：观察过程量PIW256的变化，PID输出控制PQW350的改变4PID控制模块（1）PID模块的工作原理（2）PID模块•FM355：4路闭环控制模块内含：4AI+8DI+4DIFM355（续）：基本参数有无中断中断类型工作方式（3）PID参数•比例项：名称数据类型默认值功能

P_SELBOOLTRUE比例项使能控制

GAINREAL2.0放大倍数•积分项：名称数据类型默认值功能

I_SELBOOLTRUE积分项使能控制

TITIMET#20S积分时间

INT_HOLDBOOLFALSE积分输出保持控制

I_ITL_ONBOOL-积分输出再输入允许

I_ITLVALREAL0.0积分初值•微分项：名称数据类型默认值功能

D_SELBOOLTRUE微分项使能控制

TDTIMET#10S微分时间

TM_LAGTIMET#2S微分滞后时间•过程参数………（4）模板初始化功能（SFC块）•SFC50：名称功能

WR_PARM

将动态参数写入模板•SFC56：名称功能

WR_DPARM将预定参数写入模板•SFC57：名称功能

PARM_MOD赋模板的参数•SFC58名称功能

WR_REC写模板专用的数据记录•SFC59名称功能

RD_REC读模板专用的数据记录（5）模板初始化功能的调用例：调用SFC50CALL"RD_LGADR“…‘SFC50的形参5闭环控制系统功能块•系统功能块SFB41 用于连续控制SFB42 用于步进控制SFB43 用于脉冲宽度控制•SFB41~SFB43的调用 指令树￫LIBRARY￫STANDARDLIBRARY￫ SYSTEMFUNCTIONBLOCKS￫6闭环控制软件包•功能块

FB41 ､FB42､FB43与SF41､SF42､SF43兼容，用于PID控制。•FB41~FB43的调用

…￫STANDARDLIBRARY￫PIDCONTROLBLOCKS￫•SFB41(连续控制）的输入参数参数名称数据类型地址说明默认值CON_RETBOOL0.0完全重新启动，为1小时执行初始化FALSECYCLETIME2采样时间，20MST#1SSP_INTREAL6内部设定值，100或物理值0.0PV_INREAL10过程变量输入0.0PVPER_ONBOOL0.2使用外围设备输入过程变量FALSE