计算机控制系统经典设计方法 ――计算机控制系统的连续化设计方法

1、7.1计算机控制系统的连续设计方法7.1.1计算机控制系统的连续设计思路7.1.2数字PID控制器的特定设计7.1.3计算机控制系统的连续设计步骤摘要7.1.4数字PID控制器的改进7.1.5数字PID控制器的参数调谐7.2计算机控制系统的离散设计方法7.3纯滞后控制系统设计-darling算法，第7章计算机控制系统经典设计方法，基于经典连续控制器设计方法，整个系统完全连续该方法的代表是PID控制的设计。连续设计思想、7.1计算机控制系统的连续设计方法7.1.1计算机控制系统的连续设计思想7.1.2数字PID控制器的特定设计7.1.3计算机控制系统的连续设计步骤摘要7.1.4数字PID控制器的

2、改进7.1.5数字PID控制器的参数调谐7.2计算机控制系统的离散设计方法7.3纯滞后控制系统设计-达令算法、第7章计算机控制系统的经典设计方法、第2章命令：基于位置的PID:数字PID控制器的特定设计，Z变换延迟清理和Z变换堆栈值清理，PID控制器输出的Z变换和Z传递函数：图7-2离散PID控制器原理，数字PID控制器，广义对象的脉冲传递函数：分析目的：数字调节器：D(Z)，分析步骤：系统闭环脉冲传递函数给定系统输入单位阶跃函数输出正Z转换 z反向转换提取系统动态输出序列 z转换终值定理得出系统的正常状态值。图7-3使用数字PID的计算机控制系统结构的示例，数字PID控制器，示例7.1使用图

3、7-3所示的控制系统的比率(p)调节器，即D(z)=KP分析比率对系统性能的影响和参数KP的选择。解系统的闭环z传递函数，系统在单位步长输入时输出量的z转换，图7-4所示的格式(7-1)作为z逆转换，可以找到输出序列y(kT)。(7-1)，P，I，d链路的作用(继续)，图7-4 PID提供系统输出响应，P，I，d的作用(继续)，系统在输入单位步长时提供输出量的正常状态值，从而增大比例系数并减少系统正常状态错误。p，I，D链路的作用(继续)，示例7.2尝试使用D(z)=KP Ki/(1- z-1)分析图7-3所示的控制系统的积分效果和参数选择。解广义对象的z传递函数可以用积分修正增加的零点来抵消

4、极点(z-0.905)，以确定相同的示例7.1，系统的开环z传递函数，p，I，d链接的作用(继续4)，积分系数Ki。因此，假设比例确定为Kp，选择Kp=1可以自下而上确定ki 0.105。数字调节器的z传递函数，系统获取PI校正后闭环z传递函数，p，I，d链路的作用(继续5)，如上所述的响应y(kT)(参见图7-4)。系统在单位步长输入时，处于输出量的稳态值，因此系统的稳态误差，可见系统中积分修正后的稳态误差消除，提高了控制精度。但是，图7-4中的输出响应曲线表明，系统的过冲增加了45%，调整时间也延长了。，p，I，D链路的作用(继续6)，系统在单位步长输入时输出量的z变换，p，I，D的作用(

5、继续7)，示例7.3是图7-3所示的控制系统中的数字PID校正，即D(z)=KP Ki，解广义对象的z传递函数等于7.1。假设Kp=1已设定，并且需要D(z)的两个零对消除G(z)的两个极z=0.905和z=0.819，则校正装置的z传递函数：和，p，I，D的作用(继续8)，以上两个系统输入单位步长时，输出量的正常状态值，系统的正常状态错误ess=0。因此，由于积分在PID控制中的控制效果，对于单位步长输入，稳态误差也为零。未分化也极大地改善了系统的动态特性，缩短了调整时间，减少了超冲量。p，I，d链路的作用(继续10)，比率的作用是减少错误，提高动态响应速度，积分的作用是消除稳态误差，但是大

6、过载，调整时间延长，差分作用是偏差预测，高级校正效果生成，提高系统动态性能，数字PID控制系统的输出是基于位置，增量和速度，基于位置的PID控制系统数字调节器的输出与过去的状态有关，计算机的计算工作量大，需要对工作进行积累。电脑故障会有很大的变化，这种情况在生产实践中往往是不允许的，在某些情况下会引起严重的事故。增量算法功能：计算机(数字调节器)只输出增量，对计算机做错动作的影响较小。手动-方便的自动切换；(解析)公式中不需要累积，增量仅与最近的3次采样值相关，没有累积错误，控制效果好，但执行机制需要内存功能。没有方差，因此存在偏差时消除了饱和的危险。(分析)，位置表达式通常用于执行设备的不记

7、忆功能，如直流电动机的电枢电压控制。如果机构具有内存功能(如步进电动机)，则使用增强型。数字PID控制器输出(继续)、过去(I)-当前(p)-未来(d)、数字PID三个含义，7.1计算机控制系统的连续设计方法7.1.1计算机控制系统的连续设计思想7.1.2数字PID控制器的特定设计7.1.3计算机控制系统的连续设计步骤摘要7(2)选择抽样周期t。(3)将D(s)离散化为D(z)；(4)计算机实现的控制算法(即，将D(z)设计为差分方程)；(5)验证。连续设计阶段，7.1计算机控制系统的连续设计方法7.1.1计算机控制系统的连续设计方法7.1.2数字PID控制器的特定设计7.1.3计算机控制系统

8、的连续设计阶段摘要7.1.4数字PID控制器的改进7.1.5数字PID控制器的参数调谐7.2计算机控制系统的离散设计方法7.3纯滞后控制系统设计-darling算法，第7章计算机控制系统经典设计方法，以及积分分离PID控制算法，积分分离阈值：E0，使用PID控制，PD控制，积分分离PID算法3360，Kl称为逻辑系数：基本思路：如果给定值发生变异，将首先计算PD，直到偏差小于一个阈值，然后进行积分运算。其优点是控制系统过度收缩，同时也有系统过度上升过程放缓的缺点。数字PID控制器改进，图7-5统一分离PID系统结构，图7-6统一分离PID控制效果，数字PID控制器改进(续)，2。实际差分PID控制算法1、数字PID控制器的改进(续)、图7-7实际差分PID控制算法、PID控制算法的差分项、超级调整时间可以减少，但是高频干扰的引入很容易，但仅适用于发生波动的控制周期。以上实际微分链接添加主惯性链接，3。实际差异PID控制算法2(不完整差异PID控制算法)，数字PID控制器增强(继续3)，不完整差异PID增量算法：不完整差异PID位置算法：数字PID控制器增强(继续4)，格式，图7-9不完整差异数字PID实际差异PID控制算法3(差异优先PID控制算法)、顺序控制循环、图7-10差异优先PID控制结构、数字PID控制器增强(继续6)