PID应用实例.doc

PID控制是一个二阶线性控制器 定义：通过调整比例、积分和微分三项参数，使得大多数的工业控制系统获得良好的闭环控制性能。 优点 a. 技术成熟 b. 易被人们熟悉和掌握 c. 不需要建立数学模型 d. 控制效果好 e. 鲁棒性 通常依据控制器输出与执行机构的对应关系，将基本数字PID算法分为位置式PID和增量式PID两种。 1 位置式PID控制算法 基本PID控制器的理想算式为 (1) 式中 u(t)——控制器(也称调节器)的输出； e(t)——控制器的输入（常常是设定值与被控量之差，即e(t)=r(t)-c(t)）；  Kp——控制器的比例放大系数；  Ti ——控制器的积分时间； Td——控制器的微分时间。 设u(k)为第k次采样时刻控制器的输出值，可得离散的PID算式 (2)  式中 ， 。 由于计算机的输出u(k)直接控制执行机构（如阀门），u(k)的值与执行机构的位置（如阀门开 度）一一对应，所以通常称式(2)为位置式PID控制算法。 位置式PID控制算法的缺点：当前采样时刻的输出与过去的各个状态有关，计算时要对e(k)进 行累加，运算量大；而且控制器的输出u(k)对应的是执行机构的实际位置，如果计算机出现故 障，u(k)的大幅度变化会引起执行机构位置的大幅度变化。 2 增量式PID控制算法 增量式PID是指数字控制器的输出只是控制量的增量Δu(k)。采用增量式算法时，计算机输出的控制量Δu(k)对应的是本次执行机构位置的增量，而不是对应执行机构的实际位置，因此要求执行机构必须具有对控制量增量的累积功能，才能完成对被控对象的控制操作。执行机构的累积功能可以采用硬件的方法实现；也可以采用软件来实现，如利用算式 u(k)=u(k-1)+Δu(k)程序化来完成。 由式(2)可得增量式PID控制算式 (3) 式中 Δe(k)=e(k)-e(k-1) 进一步可以改写成 (4) 式中 、 、 一般计算机控制系统的采样周期T在选定后就不再改变，所以，一旦确定了Kp、Ti、Td，只要使用前后3次测量的偏差值即可由式(3)或式(4)求出控制增量。 增量式算法优点：①算式中不需要累加。控制增量Δu(k)的确定仅与最近3次的采样值有关，容易通过加权处理获得比较好的控制效果；②计算机每次只输出控制增量，即对应执行机构位置的变化量，故机器发生故障时影响范围小、不会严重影响生产过程；③手动—自动切换时冲击小。当控制从手动向自动切换时，可以作到无扰动切换。 引用 PID 算法应用实例（一） 2009-11-09 13:17:29| 分类： 默认分类 | 标签： |字号大中小 订阅 引用 会游泳的小鸟的 PID 算法应用实例（一） 一、PID算法： 比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节； 二、应用环境： 当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定；（由于赛道的参数事先未知，所以只能根据实时采集到的赛道数据控制小车沿着赛道行进） 三、PID算法应用实例 四、参数调整 【以下资料摘自DSP交流网(/)】 PID控制器参数选择的方法很多，例如试凑法、临界比例度法、扩充临界比例度法等。但是，对于PID控制而言，参数的选择始终是一件非常烦杂的工作，需要经过不断的调整才能得到较为满意的控制效果。依据经验，一般PID参数确定的步骤如下： (1)确定比例系数Kp 确定比例系数Kp时，首先去掉PID的积分项和微分项，可以令Ti=0、Td=0，使之成为纯比例调节。输入设定为系统允许输出最大值的60％～70％，比例系数Kp由0开始逐渐增大，直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例系数Kp逐渐减小，直至系统振荡消失。记录此时的比例系数Kp，设定PID的比例系数Kp为当前值的60％～70％。 (2)确定积分时间常数Ti 比例系数Kp确定之后，设定一个较大的积分时间常数Ti，然后逐渐减小Ti，直至系统出现振荡，然后再反过来，逐渐增大Ti，直至系统振荡消失。记录此时的Ti，设定PID的积分时间常数Ti为当前值的150％～180％。 (3) 确定微分时间常数Td 微分时间常数Td一般不用设定，为0即可，此时PID调节转换为PI调节。如果需要设定，则与确定Kp的方法相同，取不振荡