PID及其应用简介ppt课件.ppt

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1、第六章PID控制及其应用简介6.1问题的提出6.2系统校正的几种常见古典方法6.3PID模型及其控制规律分析6.4PID控制器参数的整定方法6.5几种改良的PID控制器2021/9/151系统校正的几种常见古典方法PID模型形式PID控制规律分析PID控制器参数的整定方法本章要点2021/9/152系统分析：在系统的结构、参数已知的情况下，计算出它的性能。系统校正：在系统分析的基础上，引入某些参数可以根据需要而改变的辅助装置，来改善系统的性能，这里所用的辅助装置又叫校正装置。一般说来，被控对象（G

2、2(S))的模型结构和参数不能任意改变，可以称之为控制系统的“不可变部分”。如果将这个被控对象简单地组成一个反馈系统，常常不能满足控制要求。为此，人们常常在系统中引入某种环节——校正装置（G1(S))，以改善其性能指标。6.1问题的提出2021/9/153当时，可以求得当时，有恒定成立。说明系统输出Y(s)不受干扰N(s)的影响。（1）对干扰补偿的前馈补偿被控对象我们已经初步学过的几种校正方法：6.1问题的提出2021/9/154（2）对给定输入进行补偿6.1问题的提出则2021/9/155下图表

3、示引入了一个比例微分控制的二阶系统,系统输出量同时受偏差信号和偏差信号微分的双重控制。试分析比例微分校正对系统性能的影响。1-+（3）比例微分控制6.1问题的提出2021/9/156系统开环传递函数闭环传递函数:等效阻尼比：6.1问题的提出2021/9/157分析系统的开环传递函数为右图是采用了速度反馈控制的二阶系统。试分析速度反馈校正对系统性能的影响。U(s)Y(s)--kts（4）速度反馈控制6.1问题的提出2021/9/158式中kt为速度反馈系数其中：为系统的开环增益(不引入速度反馈开环增

4、益)闭环传递函数：6.1问题的提出2021/9/159等效阻尼比：显然，所以速度反馈可以增大系统的阻尼比,而不改变无阻尼振荡频率ωn,因此,速度反馈可以改善系统的动态性能。在应用速度反馈校正时,应适当增大原系统的开环增益,以补偿速度反馈引起的开环增益减小,同时适当选择速度反馈系数Kt,使阻尼比ξt增至适当数值,以减小系统的超调量,提高系统的响应速度。以上的校正方法均具有重要的实际意义，本章重点讲解一种工程上最为常用的PID控制器的设计与实现。6.1问题的提出2021/9/15106.2系统校正的几

5、种常见古典方法1、串联校正2、反馈校正3、前馈校正4、顺馈校正5、校正类型比较2021/9/15116.2系统校正的几种常见古典方法+-R(s)C(s)H(s)串联校正系统方框图1、串联校正如果校正元件与系统的不可变部分串联起来，如图所示，则称这种形式的校正为串联校正。图中的G0（s）与Gc（s）分别表示不可变部分及校正元件的传递函数。2021/9/1512H(s)R(s)C(s)+-+-反馈校正系统方框图2、反馈校正6.2系统校正的几种常见古典方法如果从系统的某个元件的输出取得反馈信号，构成反馈

6、回路，并在反馈回路内设置传递函数为Gc(s)的校正元件，则称这种校正形式为反馈校正，如下图所示。2021/9/15133、前馈控制如果干扰可测，从干扰向输入方向引入的以消除或减小干扰对系统影响的补偿通道。6.2系统校正的几种常见古典方法2021/9/15144、顺馈控制以消除或减小系统误差为目的，从输入方向引入的补偿通道。6.2系统校正的几种常见古典方法2021/9/15155、校正类型比较：串联校正:分析简单，应用范围广，易于理解和接受.反馈校正:最常见的就是比例反馈和微分反馈，微分反馈又叫速度

7、反馈。顺馈校正：以消除或减小系统误差为目的。前馈校正：以消除或减小干扰对系统影响。本章以最为常见的串联校正中的PID校正为学习目的。6.2系统校正的几种常见古典方法2021/9/15166.3PID模型及其控制规律分析1、PID控制器模型2、PID控制规律分析3、PID控制器的特点2021/9/15176.3PID模型及其控制规律分析1PID控制器模型2021/9/15182PID模型及其控制规律分析其中Kp为比例系数或称P型控制器的增益。具有比例控制规律的控制器称为P控制器1）比例控制器+－R(

8、t)C(t)U(t)P控制器方框图6.3PID模型及其控制规律分析的稳态误差与其开环增益K近似成反比，即：对于单位反馈系统，0型系统响应实际阶跃信号R01(t)2021/9/1519试分析比例调节器引入前后性能的变化。例6.1解当Kp=1时，ξ=1.2，处于过阻尼状态，无振荡，ts很长。当Kp=100时，ξ=0.12，处于欠阻尼状态，超调量σp=68%当Kp=2.88时，ξ=0.707，处于欠阻尼状态，σp=4.3%，ts=0.17s,此时较理想。6.3PID模型及其控制规律分析2