自动控制学习笔记(PID控制原理)pdf,PID 算法是最早发展起来的控制策略之一，于其算法简单、鲁棒性好及可靠性高而被广泛地应用于过程控制和运动控制中。—精选公文范文,管理类,工作总结类,工作计划类文档,欢迎阔读下载=以知道,只要存在偏差,则它的控制作用就不断的增加;只有在偏差e()=0时,它的积分才能是一个常数,控制作用才是一个不会增加的常数。可见,积分部分可以消除系统的偏差。积分环节的调节作用虽然会消除静态误差,但也会降低系统的响应速度,增加系统的超调量。积分常数Ti越大,积分的积累作用越弱,这时系统在过渡时不会产生振荡;但是增大积分常数会减慢静态误差的消除过程,消除偏差所需的时间也较长,但可以减少超调量,提高系统的稳定性。当Ti较小时,则积分的作用较强,这时系统过渡时间中有可能产生振荡,不过消除偏差所需的时间较短。所以必须根据实际控制的具体要求来确定Ti3、微分部分微分部分的数学式表示是:Kp*T实际的控制系统除了希望消除静态误差外,还要求加快调节过程。在偏差岀现的瞬间,或在偏差变化的瞬间,不但要对偏差量做出立即响应,而且要根据偏差的变化趋势预先给-精选公文范文,管理类,工作总结类,工作计划类文档,感谢阓读卜载—精选公文范文,管理类,工作总结类,工作计划类文档,欢迎阔读下载=出适当的纠正。为了实现这一作用,可在PI控制器的基础上加入微分环节,形成PID控制器。微分环节的作用使阻止偏差的变化。它是根据偏差的变化趋势进行控制。偏差变化的越快,微分控制器的输出就越大,并能在偏差值变大之前进行修正。微分作用的引入,将有助于减小超调量,克服振荡,使系统趋于稳定,特别对髙阶系统非常有利它加快了系统的跟踪速度。但微分的作用对输入信号的噪声很敏感,对那些噪声较大的系统一般不用徼分,或在微分起作用之前先对输入信号进行滤波。微分部分的作用微分时间常数Td决定。Td越大时,则它抑制偏差e(t)变化的作用越强;Td越小时,则它反抗偏差e(t)变化的作用越弱。微分部分显然对系统稳定有很大的作用。适当地选择微分常数Td,可以使微分作用达到最优。数字式PID控制算法可以分为位置式PID和增量式PID控制算法置式PID算法于计算机控制是-精选公文范文,管理类,工作总结类,工作计划类文档,感谢阓读卜载—精选公文范文,管理类,工作总结类,工作计划类文档,欢迎阔读下载=种采样控制,它只能根据采样时刻的偏差计算控制量,而不能像模拟控制那样连续输出控制量量,进行连续控制。于这一特点中的积分项和微分项不能直接使用,必须进行离散化处理。离散化处理的方法为:以T作为采样周期,作为采样序号,则离散采样时间对应着连续时间,用矩形法数值积分近似代替积分,用一阶后向差分近似代替微分,可作如下近似变换t=kT(k=0,1,上式中,为了表示的方便,将类似于e(kT)简化成ek等。将上式代入,就可以得到离散的PID表达式为或其中采样序号,k=0,12,??第k次采样时刻的计算机输出值;第k次采样时刻输入的偏差值;第k-1次采样时刻输入的偏差值;积分系数,微分系数,;如果采样周期足够小,则或的近似计算可以获得足够精确的结果,离散控制过程与连续-精选公文范文,管理类,工作总结类,工作计划类文档,感谢阓读卜载—精选公文范文,管理类,工作总结类,工作计划类文档,欢迎阔读下载=过程十分接近。或表示的控制算法式直接按所给出的PID控制规律定义进行计算的,所以它给出了仝部控制量的大小,因此被称为全量式或位置式PID控制算法。这种算法的缺点是:于全量输出,所以每次输出均与过去状态有关,计算时要对进行累加,工作量大;并且,因为计算机输出的对应的是执行机构的实际位置,如果计算机出现故障,输出的将大幅度变化,会引起执行机构的大幅度变化,有可能因此造成严重的生产事故,这在实生产际中是不允许的2.增量式PID算法所谓增量式PID是指数字控制器的输出只是控制量的增量。当执行机构需要的控制量是增量,而不是位置量的绝对数值时,可以使用增量式PID控制算法进行控制。开始k)=KP+KI+KD?u(数据初始化u(k)=u(k-1)+?u)(k采集系统输出计算系统偏差Yu( k >=u max? u(k =umaxNKP=kp×e(k)-精选公文范文,管理类,工作总结类,工作计划类文档,感谢阓读卜载—精选公文范文,管理类,工作总结类,工作计划类文档,欢迎阔读下载=e(k-1)IY u k)NKIE ki×e(k)u(k-1)=u(k)Kd=kdxl e(k)-2e(k- 1)+e(k2)]返回增量式PID控制算法可以通过推导出。可以得到控制器的第k-1个采样时刻的输出值为:将与相减并整理,就可以得到增量式PID控制算法公式为:增量式PID控制算法与位置式PID算法相比,计算量小的多,因此在实际中得到广泛的应用。而位置式PID控制算法也可以通过增量式控制算法推出递推计算公式:就是目前在计算机控制中广泛应用的数字递推PD控制算法在MCGS工控组态软件中对应的脚木程序如下:偏差2=偏差上上次偏差偏差1=偏差上次偏差偏差设定值测值本次偏差比例比例系数*(偏差一偏差1比例作用if积分时间=0-精选公文范文,管理类,工作总结类,工作计划类文档,感谢阓读卜载—精选公文范文,管理类,工作总结类,工作计划类文档,欢迎阔读下载=then积分作用积分=0else积分=比例系数采样周期*偏差/积分时间 endif微分=比例系数*微分时间*(偏差一2*偏差1+偏差2)采样周期微分作用增量=比例+积分+微分增量输出位置前次位置+增量置输出if位置>位置最大值then位置=位置最大值超出位置最大值,位置=位置最大值if位置3.带死区的PID控制算法在控制系统中为了避免控制动作过于频繁,设置一个可调的参数c0,当系统偏差e时,控制量的增量u(k)?0,即此时控制系统维持原来的控制量;当系统偏差e(k)?0时,控制量的增量e(k)0依据增量式标准PID算法给出。?eu(k)在MCGS工控组态软件中对应的脚本程序如下:偏差2=偏差3上上次偏差偏差1=偏差上次偏差偏差=设定值-测-精选公文范文,管理类,工作总结类,工作计划类文档,感谢阓读卜载—精选公文范文,管理类,工作总结类,工作计划类文档,欢迎阔读下载=量值本次偏差if偏差>and偏差比例=比例系数*(偏差-偏差1)·否则计算比例作用f积分时间=0then积分=0如果积分时间=0,则无积分作用else积分=比例系数*样周期*偏差/积分时间则计算积分作用endif微分=比例系数*微分时间*(偏差-2*偏差1+偏差2)/采样周期’计算微分作用增量=比例+积分+微分增量输出endif位置=前次位置+增位置输出if位置>=位置最大值then位置=位置最大值超出位置最大值,位置=位置最大值if位置4.积分分离PID控制算法e(k)?积分分离PID算法是人为地设定个阈值?,当系统偏差时,即系统的偏差较大时,只采用PD控制,这样可以避免较大的超调,又使系统有较好的快速性;当时,即系统的e(k)??偏差较小时,加入积分作用,采用PID控制,可保证系统有较高的精度。在-精选公文范文,管理类,工作总结类,工作计划类文档,感谢阓读卜载—精选公文范文,管理类,工作总结类,工作计划类文档,欢迎阔读下载=MCGS工控组态软件中对应的脚本程序如下:偏差2=偏差1上上次偏差偏差1=偏差上次偏差偏差=设定值-测量值本次偏差比例=比例系数*(偏差-偏差1)比例作用f积分时间=0or偏差>or偏差积分=比例系数*采样周期*偏差/积分时否则计算积分作用 endif微分=比例系数*微分时间*(偏差-2*偏差1+偏差2)采样周期微分作用增量=比例+积分+微分增量输出位置=前次位置+增量位置输出if位置>=位置最大值then位置=位置最大值’超岀位置最大值,位置=位置最大值i位置5.不完全微分PID控制算法不完全微分PID控制算法时为了避免误差扰动突变时微分作用的不足。其方法是在PID算法lG(s)?中加入一个一阶惯性环节f,即构成不完全微分PID控制算法,1?Tfs在此基础上进行离散化后可-精选公文范文,管理类,工作总结类,工作计划类文档,感谢阓读卜载