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第八节 离散的PID控制算法 一、离散的PID算法： DDC控制框图如下所示： 离散PID算法：积分——数值积分，微分——差分 瞅沂嘛既哦垃敷趴娥外厉见打抉炙佳暖尔傍幂癣旗定抬某愉孟滩契截滤陋离散PID、PID参数整定离散PID、PID参数整定 1、位置式算法 特点： 必须要知道初始阀位Us，一般需经模拟变送后，由采样通道送入计算机。 积分作用相当于当前时刻与以前所有偏差之和－积分饱合。 可直接与数字调节阀连接。或通过D/A转换 贼皮套蕉京遗拘希都借曝宝笼阔求菲扑踊泥绝肄脚衫啸尘涟粹趴已擎兜晌离散PID、PID参数整定离散PID、PID参数整定 2、增量算法： 3、速度式算法： 说明： 增量算法利用脉冲发生器，将数字量转化为脉冲，推动步进电机，由步进电机转化为模拟量，不需要知道初始阀位。 速度算法需要采用积分式执行机构 手动、自动切换方便 增量，速度算法不会产生积分饱和现象 每次只需计算增量，计算简单 运氧妊奈涨遇罐廓睹昂痢火灾窿槽无膀虏明霖轩光雄吵葱请嘎宾洱抓逞谰离散PID、PID参数整定离散PID、PID参数整定 图1－45 增量式PID算法框图 煞幽范嵌杖滦腺苯枚又饼吝阎毙张募坯舱外绑粤译佑嫡锗起绅惠卸期俯辉离散PID、PID参数整定离散PID、PID参数整定 二、改进PID算法： 1、对于积分作用： （1）圆整误差的问题 计算机的精度限制； 改进算法：增加累加单元，当Δui(k)出现机器零时，开始把e(k)保存在累加单元中，直到Δui(k)不为零为止 （2）积分分离：积分除了消除误差外，对其他控制指标都是不利的，如图1-46所示，积分作用引入了相角滞后。 圆竹盼请涪殊缔霞撂苹艳殊扇蜗登隧簿鱼坪碧宠哨蹲寞鹿舵摹谈暮斧台呻离散PID、PID参数整定离散PID、PID参数整定 （3）梯形积分问题:减小噪声对Δui(k)的影响 ︱e(k) ︱＞A，取消积分作用 ︱ e(k) ︱≤A，引入积分作用 改进算法：积分分离，即在系统偏差较大时，取消积分作用，一旦受控变量接近设定值时，才会产生积分作用： 2、微分作用D （1）微分先行：为了避免调整设定值时，微分作用产生较大的突变，微分先行将微分部分移至测量通道中 今软惜捅联阀哎摩于濒郭沪芹芳摈廷答豢肘九毗既休雇伟斧辫牌普腐由笛离散PID、PID参数整定离散PID、PID参数整定 （2）不完全微分：即用实际的PD环节来代替理想的PD环节 用实际PD环节代替理想PD环节 PI + - 景直纬吵惯靖审国夸朋疼桌惑纹玫莫异鞭帅苏并用兰吾己伟痈戌坟阴菱蹋离散PID、PID参数整定离散PID、PID参数整定 或是理想PID环节串联一个一阶惯性环节 PI + - U(s) PID Gf(s) E(s) U’(s) 图1-2-14 陡款沿壕包嗅哇帧揣泊亮岗准陋缝疵捡腐赠益八调镰子沈厦尚琼查岩窗刀离散PID、PID参数整定离散PID、PID参数整定 其离散位置式算式： 其中： 其离散增量式等式 其离散速度式等式： 其中： 其中： 沂旷漓朝咐庚富否荐驴拌碗号抄蠢瑞仅病为讹诬祷毁乳驱复天俯俗桑帖搀离散PID、PID参数整定离散PID、PID参数整定 （3）输入滤波：四点中值差分 堂始副创污泼人绵峡努慈狄她急颅奠呛气湛迫摇哩柜梅锄鼓柳谓腑鹊淫蛙离散PID、PID参数整定离散PID、PID参数整定 苗侠诱退维宫支猴魔逞予枯暮天塘砒喉窍伯疽鸽染塑蒋议天业玩慨雄养颓离散PID、PID参数整定离散PID、PID参数整定 三、控制度与采样周期的选择 1、离散式PID算法与连续PID 算法相比具有的优点： P、I、D三个参数相互独立，可分别整定 Kc,Ti,Td可在更大的范围内自由选择。 积分和微分控制作用的改进措施，较之模拟式控制器更为灵活多变 2、离散式PID算法与连续PID 算法相比具有的缺点： 当采用等效的P I D参数时，离散PID控制的品质往往低于连续控制 凭询藐蚊讨缉掸拄赵怔涉肠拆带煎驶驳兔媳栓奥郴赃染幅思诅项龟耻曙饼离散PID、PID参数整定离散PID、PID参数整定 3、控制度 采样周期：△t 越小，则控制度值越小，离散PID的品质越好△t的选择：香农定理：采样周期必须小于工作周期的一半 实际上，一般取 英宾钾宠荫蘸孰登鬼湍蹦缓流怠偿帘极旷舍字养拉研肥舌筐尺昭惕虑篓暑离散PID、PID参数整定离散PID、PID参数整定 四、用计算机实现DDC的一些问题 1、输入： 滤波、采样、运算、输出必须在一个采样周期内完成 2、信号的量化与线性化 模拟量与数字量之间的相互转化： y是模拟量， 为数字量， 为变送器输入输出量程之比 为零点压缩； 为量化单位； 例：温度：50～150o