《PID控制原理》PPT课件.ppt

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1、第4章PID控制原理1目录4.lPID控制的特点4.2比例控制(P控制)4.3比例积分控制(PI控制)4.4比例积分微分控制(PID控制)4.5数字PID控制4.6利用MATLAB实现PID控制规律本章小结4.lPID控制的特点PID控制是比例积分微分控制（Proportional-Integral-Differential）历史最久、应用最广，适应性最强的控制方式在工业生产过程中，PID控制算法占85%～90%2反馈控制——根据误差进行的控制3给定（目标）输出（控制结果）4.lPID控制的特点PID反馈控制4控制器执行器被控对象测量/变送器-+目标误差输出广义对象4.lPID控制的特点常

2、规PID控制系统的原理输入：控制偏差e(t)=r(t)-y(t)输出：偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)的线性组合5式中Kc——比例系数TI——积分时间常数TD——微分时间常数4.lPID控制的特点PID控制具有以下优点：①原理简单，使用方便。②适应性强，可以广泛应用于化工、热工、冶金、炼油以及造纸、建材等各种生产部门。③鲁棒性强，即其控制品质对被控对象特性的变化不大敏感。④对模型依赖少。按PID控制进行工作的自动调节器早已商品化。64.lPID控制的特点在过程控制中，绝大部分都采用PID控制。例外的情况有两种。一种是被控对象易于控制而控制要求又不高的，可以采用更简单的开关控制方式。

3、另一种是被控对象特别难以控制而控制要求又特别高的情况，这时如果PID控制难以达到生产要求就要考虑采用更先进的控制方法。74.lPID控制的特点4.2比例调节(P调节)4.2.1比例控制的调节规律和比例带4.2.2比例控制的特点4.2.3比例带对控制过程的影响84.2.1比例控制的调节规律和比例带在P调节中，调节器的输出信号u与偏差信号e成比例，即u＝Kce式中，Kc称为比例增益(视情况可设置为正或负)。910在实际应用中，由于执行器的运动（如阀门开度）有限，控制器的输出u(t)也就被限制在一定的范围之内，换句话说，在Kc较大时，偏差e(t)仅在一定的范围内与控制器的输出保持线性关系。4.2

4、.1比例控制的调节规律和比例带11图4-1说明了偏差与输出之间保持线性关系的范围图中偏差在-50%-50%范围变化时，如果Kc=1，则控制器输出u(t)变化在0～100%范围（对应阀门的全关到全开），并与输入e(t)之间保持线性关系。Kc>1时，制器输出u(t)与输入e(t)之间的线性关系只在-50%/Kc～50%/Kc满足。4.2.1比例控制的调节规律和比例带4.2.1比例控制的调节规律和比例带12当

5、e(t)

6、超出该范围时，控制器输出具有饱和特性，保持在最小或最大值。因此，比例控制有一定的应用范围，超过该范围时，控制器输出与输入之间不成比例关系。这表明，从局部范围看，比例控制作用表示控

7、制输出与输入之间是线性关系，但从整体范围看，两者之间是非线性关系。P调节的阶跃响应13P调节对偏差信号能做出及时反应，没有丝毫的滞后。输出u实际上是对其起始值的增量。因此，当偏差e为零，因而u＝0时，并不意味着调节器没有输出，它只说明此时有u=u0。u0的大小是可以通过调整调节器的工作点加以改变的。0u0+Kceu0u=Kce4.2.1比例控制的调节规律和比例带4.2.1比例控制的调节规律和比例带142．比例带及其物理意义①比例带的定义在过程控制中，通常用比例度表示控制输出与偏差成线性关系的比例控制器输入（偏差）的范围。因此，比例度又称为比例带，其定义为式中，为偏差信号范围，即仪表的量程；

8、为控制器输出信号范围，即控制器输出的工作范围。4.2.1比例控制的调节规律和比例带习题4.2(p98)某电动比例调节器的测量范围为100--200oC，其输出为0--10mA。当温度从140oC变化到160oC时，测得调节器的输出从3mA变化到7mA。试求出该调节器比例带。154.2.1比例控制的调节规律和比例带如果采用单元组合仪表，调节器的输入和输出都是统一的标准信号，即，则有此时比例带（比例度）δ与比例增益成反比，比例带小，则较小的偏差就能激励调节器产生100%的开度变化，相应的比例增益就大。164.2.1比例控制的调节规律和比例带②δ具有重要的物理意义u代表调节阀开度的变化量，δ就代

9、表使调节阀开度改变100%即从全关到全开时所需要的被调量的变化范围。例如，若测量仪表的量程为100℃，则δ＝50%就表示被调量需要改变50℃才能使调节阀从全关到全开。当被调量处在“比例带”以内调节阀的开度(变化)才与偏差成比例。超出这个“比例带”以外调节阀已处于全关或全开的状态，调节器的输入与输出已不再保持比例关系。174.2比例调节(P调节)4.2.1比例控制的调节规律和比例带4.2.2比例控制的特点4.2.3比例带对