Pid控制直流双闭环调速系统.ppt

直流调速系统的PID仿真及分析 直流电动机的主要参数如下： 电动机：额定电压Unom=220V，额定电流Inom=136A，额定转速nnom=1460r/min，电势常数Ce=0.132*min/r。允许的过载倍数为1.5。晶闸管装置的放大系数Ks=40。电枢回路总电阻R=0.5Ω。电磁时间常数：Ti=0.03s。机电时间常数：Tm=0.18s。电流的反馈系数β=0.05V/A。转速的反馈系数α=0.007 V*min/r。 直流调速系统的PID仿真及分析 PID控制仿真 当给定电压Un=10V，step time=0s，加载负载电流 =0A时，即为空载的情况下，系统的转速变化曲线如图所示。 当给定电压Un=10V，step time=0s,当转速达到稳定后，在2s时加入额定负载电流I=136A为 ，接近额定负载时系统的转速变化曲线如图所示。 结论： 采用PID控制得到的输出波形在快速响应方面做得较好，能较快的达到稳态值。 双闭环转速电流调节方法，保证了稳态后速度的稳定，同时也兼顾了启动时启动电流的动态过程。既能控制转速，实现转速无静差调节，又能控制电流使系统在充分利用电机过载能力的条件下获得最佳过渡过程，很好的满足了生产需求。 直流电机双闭环调速系统 汇报人： PID控制 1、模拟 PID 控制 1.1模拟 PID 控制原理 2、数字 PID 控制 2.1位置式 PID 算法 2.2增量式 PID 算法 2.3控制器参数整定 2.4参数调整规则的探索 2.5自校正 PID 控制器 PID介绍： 在工程实际中 ,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制 ,简称 PID 控制 ,又称PID 调节. PID 控制器问世至今已有近 70 年历史 ,它以结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一. 偏差的比例（Proportion）、积分（Integral）和微分（Differential）通过线性组合构成控制量，用这一控制量对被控对象进行控制，这样的控制器称 PID 控制器。 模拟 PID 控制原理 比例部分 比例部分的数学式表示是：Kp*e(t) 在模拟 PID 控制器中，比例环节的作用是对偏差瞬间作出反应。偏差一旦产生控制器立即产生控制作用，使控制量向减少偏差的方向变化。控制作用的强弱取决于比例系数Kp ，比例系数Kp越大，控制作用越强，则过渡过程越快，控制过程的静态偏差也就越小；但是Kp越大，也越容易产生振荡，破坏系统的稳定性。故而，比例系数Kp选择必须恰当，才能过渡时间少，静差小而又稳定的效果。 积分部分 积分部分的数学式表示是： 从积分部分的数学表达式可以知道，只要存在偏差，则它的控制作用就不断的增加；只有在偏差e(t)=0时，它的积分才能是一个常数，控制作用才是一个不会增加的常数。可见，积分部分可以消除系统的偏差。 积分环节的调节作用虽然会消除静态误差，但也会降低系统的响应速度，增加系统的超调量。 积分常数Ti越大，积分的积累作用越弱，这时系统在过渡时不会产生振荡；但是增大积分常数Ti会减慢静态误差的消除过程，消除偏差所需的时间也较长，但可以减少超调量，提高系统的稳定性。 当Ti 较小时，则积分的作用较强，这时系统过渡时间中有可能产生振荡，不过消除偏差所需的时间较短。所以必须根据实际控制的具体要求来确定Ti 。 微分部分 微分部分的数学式表示是： 实际的控制系统除了希望消除静态误差外，还要求加快调节过程。在偏差出现的瞬间，或在偏差变化的瞬间，不但要对偏差量做出立即响应（比例环节的作用），而且要根据偏差的变化趋势预先给出适当的纠正。为了实现这一作用，可在 PI 控制器的基础上加入微分环节，形成 PID 控制器。 微分环节的作用使阻止偏差的变化。它是根据偏差的变化趋势（变化速度）进行控制。偏差变化的越快，微分控制器的输出就越大，并能在偏差值变大之前进行修正。微分作用的引入，将有助于减小超调量，克服振荡，使系统趋于稳定，特别对髙阶系统非常有利，它加快了系统的跟踪速度。但微分的作用对输入信号的噪声很敏感，对那些噪声较大的系统一般不用微分，或在微分起作用之前先对输入信号进行滤波。 微分部分的作用由微分时间常数Td 决定。Td 越大时，则它抑制偏差e(t)变化的作用越强；Td越小时，则它反抗偏差e(t)变化的作用越弱。微分部分显然对系统稳定有很大的作用。 数字 PID 控制 由于计算机控制是一种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差计算控制量，而不能像模拟控制那样连续输出控制量量，进行连续