《关于PID控制》PPT课件

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1、关于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

2、。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回路输出的初始值在此公式中，第一项叫做比例项，第二项由两项的和构成，叫积分项，最后一项叫微分项。比例项是当前采样的函数，积分项是从第一采样至当前采样的函数，微分项是当前采样及前一采样的函数。在数字计算机内，这里既不可能也没有必要存储全部偏差项的采样。因为从第一采样开始，每次对偏差采样时都必须计算其输出数值，因此，只需

3、要存储前一次的偏差值及前一次的积分项数值。利用计算机处理的重复性，可对上述计算公式进行简化。简化后的公式为：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MX为积分项前值•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

4、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

5、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

6、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•回路控制的选择如果不需要积分运算(即在PID计算中不需要积分运算)，则应将积分时间(Ti)指定为无限大，由于积分和MX的初始值，即使没有积分运算，积分项的数值也可能不为零。这时积分系数Ki=0.0如果不需要求导运算(即在PID计算中不需要微分运算)，则应将求导时间(Td)指定为零。这时微分系数Kd=0.0如果不需要比例运算(即在PID计算中不需要比例运算)，而需要积分(I)或积分微分(ID)控制，则应将回路增益数值(Kc)指定为0.0，这时比例系

7、数Kp=0.0。因为回路增益(Kc)是计算积分及微分项公式内的系数，将回路增益设定为0.0，将影响积分及微分项的计算。因而，当回路增益取为0.0时，在PID算法中，系统自动地把在积分和微分运算中的回路增益取为1.0，此时3PID算法的实现•运算框图•PID控制软件（S7_Pro4）OB1OB35FB1FB1续FB1续FB1续DB2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）：输入地址PIW256-257输出地址

8、PQW25