计算机控制系统的控制规律ppt课件.ppt

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1、计算机控制技术课件1３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算式模拟PID算式数字PID算式计算机控制技术课件2３计算机控制系统的控制规律3.1.1数字PID算式数字PID算式的两种形式位置式PID算式：增量式PID算式：计算机控制技术课件3增量式PID算式推导式中：计算机控制技术课件4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）其中：增量式PID算式的优点(1)机器故障时影响范围小；(2)手动－自动切换时冲击小；(3)计算相对简单。计算机控制技术课件5

2、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，Td0.1250.50.60.1PID临界比例度法0.830.45PI简化的扩充．．．．．．．．．．．．．．．．．．Td/TkTi/TkKp/KkT/Tk控制算式控制度扩充临界比例度法整定参数值简表采用简化的扩充临界比例度法有下式成立：计算机控制技术课件6将T，Ti，Td代入增量式PID算式得：采用简化的扩充临界比例度法有下式成立：计算机控制技术课件7３计算机控制系统的控制规律3.1.3PID控制算式的

3、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。图形描述公式表示适用于控制过程要求尽量平稳，控制精度要求不高的场合。计算机控制技术课件8３计算机控制系统的控制规律3.1.3PID控制算式的发展2)积分分离的PID控制图形描述公式表示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。计算机控制技术课件9３计算机控制系统的控制规律3.1.3PID控制算式的发展3)

4、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：（1）（2）（3）计算机控制技术课件10３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控制作用结构图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。计算机控制技术课件11３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。主副回路关系系统采样周期计算机控制技术课件12３计算机控制系统的控制规

5、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。计算机控制技术课件13３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计算机控制技术课件143计算机控制系统的控制规律用途：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（史密斯补偿器），使经补偿后的对象整体不含纯滞后部分。3.2复杂控制系统3.2.3史密斯（Smith)预估控

6、制设含有纯滞后环节的对象传递函数为：计算机控制技术课件15整理得：补偿后可采用较大的控制作用对对象进行控制计算机控制系统实现控制时，要将转换成差分方程式设对象传含为：或以一阶惯性环节加纯滞后环节为例计算机控制技术课件16推导过程见P.40用增量之比近似表示微分差分方程微分方程L-1求其差分方程表示形式计算机控制技术课件17３计算机控制系统的控制规律3.3数字PID控制器的工程实现数字PID控制器结构框图计算机控制技术课件18３计算机控制系统的控制规律3.3数字PID控制器的工程实现3.3.1设定值处理主要解决

7、多级和串级计算机控制系统中设定值的选择设定值处理模块计算机控制技术课件19３计算机控制系统的控制规律3.3数字PID控制器的工程实现3.3.2被控量处理主要实现对被控量的上下限越限报警和限制被控量的变化率被控量处理模块带死区的报警状态示意图计算机控制技术课件20３计算机控制系统的控制规律3.3数字PID控制器的工程实现3.3.3偏差处理主要实现计算偏差，偏差报警，非线性特性处理和输入补偿四项功能偏差处理模块计算机控制技术课件21３计算机控制系统的控制规律3.3数字PID控制器的工程实现3.3.3偏差处理1)计

8、算偏差2)偏差报警当误差状态量=1时当误差状态量=0时当偏差大于规定的范围时进行报警或限幅。计算机控制技术课件22３计算机控制系统的控制规律3.3数字PID控制器的工程实现3.3.3偏差处理3)非线性特性指在误差中人为地设置一非线性特性区域，在此区域内，控制量的输出由增益Ｋ决定，即。非线性区域外为常规PID控制。带死区PID控制非线性PID控制常规PID控制如计算机控制技术课件23３计算机控制系统的