3计算机控制系统的控制规律

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1、３计算机控制系统的控制规律3.1数字PID控制3.1.1数字PID算式1de模拟PID算式uKp(eedtTd)Tdtk1ee数字PID算式uK{eeTTkk1}kpkjdTij1T上一页下一页1计算机控制技术课件３计算机控制系统的控制规律3.1.1数字PID算式数字PID算式的两种形式k1eekk1位置式PID算式：ukKp{ekejTTd}Tij1T增量式PID算式：uK(ee)KeK(e2ee)kpkk1ikdkk1k2上一页下一页2计算机控制技术课件增量式PID算式推导uuukkk1k1eek

2、k1ukKp{ekejTTd}Tij1Tk11eeuK{eeTTk1k2}k1pk1jdTij1T1e2eekk1k2uK{(ee)eTTkpkk1kdTTiK(ee)KeK(e2ee)pkk1ikdkk1k2TTd式中：KKKKipdpTTi上一页下一页3计算机控制技术课件增量式PID算式推导进一步整理得：（按ek，ek-1，ek-2项进行整理）uAeBeCekkk1K2TTdTT其中：AKp(1)BK(12d)CKdTTppiTT增量式PID算式的优点(1)机器

3、故障时影响范围小；(2)手动－自动切换时冲击小；(3)计算相对简单。上一页下一页4计算机控制技术课件３计算机控制系统的控制规律3.1.2PID参数的整定1)采样周期T的选择2)扩充临界比例度法整定Kp，Ti，Td扩充临界比例度法整定参数值简表控制度控制算式T/TkKp/KkTi/TkTd/Tk．．．．．．．．．．．．．．．．．．简化的扩充PI0.450.83临界比例度法PID0.10.60.50.125采用简化的扩充临界比例度法有下式成立：T0.1TTi0.5TkTd0.125Tkk上一页下一页5计算机控制技术课件采用简化的扩充临界比例度法有下式成立：T0.

4、1TTi0.5TkTd0.125Tkk将T，Ti，Td代入增量式PID算式TTduK{(ee)e(e2ee)}kpkk1kkk1k2TTi得：uK(2.45e3.5e1.25e)kpkk1k2上一页下一页6计算机控制技术课件３计算机控制系统的控制规律3.1.3PID控制算式的发展1)带死区（不灵敏区）的PID控制基本思想：在误差中人为地设置一个不灵敏区域，当误差小于不灵敏区域时，保持原控制量不变，当误差等于或大于不灵敏区域时，计算、输出当前时刻控制量。图形描述公式表示ukekBuk出eB0k适用于控制过程要求尽量平

5、稳，控制精度要求不高的场合。上一页下一页7计算机控制技术课件３计算机控制系统的控制规律3.1.3PID控制算式的发展图形描述2)积分分离的PID控制适用场合适用于有严重积分饱和的场合。如有滞后的系统大幅升降设定值时等。Kp(ekek1)Kd(ek2ek1ek2)ek公式表示ukeK(ee)KeK(e2ee)kpkk1ikdkk1k2上一页下一页8计算机控制技术课件３计算机控制系统的控制规律3.1.3PID控制算式的发展3)不完全微分的PID控制模拟控制器中常用的三种不完全微分形式：U（s)1TsdK(1)（1）E

6、(s)pTsTi1dsKdU（s)11TsdK(1）()（2）pE(s)Tis1TdsKdU（s)11K(1Ts)()（3）E(s)pTsdTi1dsKd上一页下一页9计算机控制技术课件３计算机控制系统的控制规律3.1.3PID控制算式的发展4)微分先行的PID控制作用克服大幅度改变设定值时，设定值的变化引起微分项输出的急剧变化所造成的震荡现象。结构图上一页下一页10计算机控制技术课件３计算机控制系统的控制规律3.2复杂控制规律3.2.1串级控制系统结构串级控制系统结构图应用场合串级控制系统主要用于解决多个因素影响同一被控量的相关问题。主副回路关系

7、系统采样周期上一页下一页11计算机控制技术课件３计算机控制系统的控制规律3.2复杂控制系统3.2.1串级控制例：某炉温控制系统如下图所示。上一页下一页12计算机控制技术课件３计算机控制系统的控制规律3.2复杂控制系统3.2.2前馈控制应用场合克服有滞后系统中主要的可测干扰。基本思想根据扰动的大小进行补偿的开环控制。结构图前馈－串级控制系统结构图上一页下一页13计算机控制技术课件3计算机控制系统的控制规律3.2复杂控制系统3.2.3史密斯（Smith)预估控制用途：主要用于对滞后较大的系统的纯滞后部分进行补偿基本思想：在对象两侧并联一个史密斯预估控制器（史密斯补偿