数字PID控制器设计-副本

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1、基于MATLAB的PID控制器设计一概述2二连续PID控制介绍2三数字PID算法的分析与说明4(1)PID控制原理与程序流程41・模拟控制系统42.微机过程控制系统4(2)数字PID控制器51.模拟PID控制规律的离散化52.数字PID控制器的差分方程5(3)采样周期的选择51•选择采样周期的重要性52.选择釆样周期的原则一一釆样定理6(4)、选择采样周期应综合考虑的因素61•给定值的变化频率62.被控对象的特性63•使用的算式和执行机构的类型64.控制的回路数6四数字PID控制算法仿真7(1)传

2、递函数71•传递函数72•传递函数性能分析7(2)在MATLAB下实现PTD控制器的设计与仿真91.参数计算92.设i

3、-PTD控制器11概述本文在以数字PID控制器研究为背景随着数字控制技术的发展，我们在控制器的设计上有了更大的灵活性，一些原來在模拟PID控制器屮无法实现的问题，现在我们很容易就能在数字计算机上实现了，于是产生来了一系列改进的控制算法，形成非标准的控制算法，改善系统甜质，满足不同控制系统的需要。本文对PTD控制器进行了详细的介绍，并系统的阐述了PTD控制器的概念、原理及分类。通过

4、对数字P1D控制器的认知，本文分析了计算机控制系统中最常用的PID控制器以及在工程应用中遇到的积分饱和问题，并介绍了几种抗积分饱和的方法。通过MATLAB仿真，与普通PID算法进行了比较，并得到了较好的效果。总结了几种抗积分饱和的方法，并提出了自己的看法。二连续PID控制介绍PID控制是最早发展起来的经典控制策略，是用于过程控制最有效的策略之一。由于其原理简单、技术成熟，在实际应用中较易于整定，在工业控制中得到了广泛的应用。它最大的优点是不需了解被控对象精确的数学模型，只需在线根据系统误差及误差的

5、变化率等简单参数，经过经验进行调节器参数在线整定，即可取得满意的结果，具有很大的适应性和灵活性。PID调节器是一种线性调节器，它根据给定值厂(/)与实际输出值c(/)构成的控制偏差：幺⑴=旷⑴—c(f)将偏差的比例、积分、微分通过线性组合构成控制量，对控制对象进行控制，故称为PID调节器。在实际应用中，常根据对象的特征和控制要求，将P、I、D基本控制规律进行适当组合，以达到对被控对象进行有效控制的目的。例如，P调节器，PI调节器，PID调节器等。综上我选择PID调节：比例调节反应速度快，输出与输入

6、同步，没有时间滞后,其动态特性好，但是比例调节的结果不能使被调参数完全回到给定值，而产生余差。比例调节的结果不能使被调参数完全回到给定值，而产生余差。在实际应用中为了达到更高的要求，常根据对象的特征和控制要求，将P、I、D基本控制规律进行适当组合，以达到对被控对象进行有效控制的目的。所以我选择PID调节。PID是以它的三种纠正算法而命名的。这三种算法都是用加法调整被控制的数值。而实际上这些加法运算大部分变成了减法运算因为被加数总是负值。这三种算法是：比例-来控制当前，误差值和一个负常数P(表示比例

7、)相乘，然后和预定的值相加。P只是在控制器的输出和系统的误差成比例的时候成立。这种控制器输出的变化与输入控制器的偏差成比例关系。比如说，一个电热器的控制器的比例尺范围是10。C,它的预定值是20°Co那么它在10。C的时候会输出100%,在15°C的时候会输出50%,在19°C的时候输出10%,注意在误差是0的时候，控制器的输出也是0。积分-来控制过去，误差值是过去一段时间的误差和，然后乘以一个负常数I,然后和预定值相加。I从过去的平均误差值來找到系统的输出结果和预定值的平均误差。一个简单的比例系

8、统会振荡，会在预定值的附近来回变化，因为系统无法消除多余的纠正。通过加上一个负的平均误差比例值，平均的系统误差值就会总是减少。所以，最终这个PTD回路系统会在预定值定下来。微分-可提高系统的响应速度，但其对高频干扰特别敏感，其至会导致系统失稳。所以，正确计算控制器的参数，有效合理地实现PID控制器的设计，对于PID控制器在过程控制中的广泛应用具有重要的理论和现实意义。在PID控制系统中，PID控制器分别对课差信号0(t)进行比例、积分与微分运算，其结果的加权和构成系统的控制信号u(t),送给对象模

9、型加以控制。P1D控制器的数学描述为其传递函数可表示为：'1'从根本上讲，设计PID控制器也就是确定其比例系数Kp、积分系数Ti和微分系数Td,这三个系数取值的不同，决定了比例、积分和微分作用的强弱。控制系统的整定就是在控制系统的结构已经确定、控制仪表和控制对象等处在正常状态的情况下，适当选择控制器的参数使控制仪表的特性和控制对象的特性相配合，从而使控制系统的运行达到最佳状态，取得最好的控制效果。三数字PID算法的分析与说明(1)PID控制原理与程序流程过程控制一对生产过程的某一或