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PID控制原理111
* 纯P调节是有差调节 Kc大,稳态误差小,响应快,但超调大 纯P作用下系统的阶跃响应 4.6 利用MATLAB实现PID控制规律 * 例4-2 已知被控对象的传递函数为对系统采用比例微分控制,比例系数为Kc=2,微分时间常数分别为Td=0,0.3,0.7,1.5,3;试求各比例微分系数下系统的单位阶跃响应。 4.6 利用MATLAB实现PID控制规律 * 引入微分项,提高了响应速度,增加了系统的稳定性但不能消除系统的余差 PD作用下系统的阶跃响应 4.6 利用MATLAB实现PID控制规律 * 例4-3 已知被控对象的传递函数为对系统采用比例积分控制,比例系数为Kc=2,积分时间常数分别为Ti=3,6,14,21,28;试求各比例积分系数下系统的单位阶跃响应。 4.6 利用MATLAB实现PID控制规律 * PI作用下系统的阶跃响应 -引入积分,消除了余差 Ti小,积分作用加强,系统的稳定性变差。 4.6 利用MATLAB实现PID控制规律 * 例4-4 已知被控对象的传递函数为对系统采用比例积分微分控制,其中比例系数为Kc=5,积分时间和微分时间分别为Ti=15,Td=1,试求系统的单位阶跃响应。 4.6 利用MATLAB实现PID控制规律 * PID作用下系统的阶跃响应 PD基础上I作用的引入消除了余差,达到了理想的多项性能指标要求:超调、上升时间、调节时间、余差等 4.6 利用MATLAB实现PID控制规律 * 本章小结 比例控制的特点是有差控制。积分控制的特点是无差控制,但它的稳定作用比P控制差。具有积分作用的控制器,可能产生积分饱和现象。微分控制动作总是力图抑制被控变量的振荡,它有提高控制系统稳定性的作用。 PID控制是比例积分微分控制的简称。理想的PID控制器动作规律在物理上是不能实现的。但在计算机技术基础上,已不存在物理上不能实现的问题。 在数字PID控制器中,PID运算是靠软件实现的,一般采用基本数字PID控制算法或改进数字PID控制算法. * 图4.16 PD控制系统不同微分时间的响应过程 4.4.3 比例微分调节的特点 * 4.4 比例积分微分控制(PID控制) 4.4.1 微分控制的调节规律 4.4.2 比例微分控制的调节规律 4.4.3 比例微分控制的特点 4.4.4 比例积分微分控制的调节规律 * PID调节: ——将比例、积分、微分三种调节作用结合起来的调节。 PID调节器的动作规律是: 4.4.4 比例积分微分(PID) 调节规律 PID调节的三个特征参数 ——比例带δ、积分时间TI、微分时间TD * PID调节器的传递函数物理上不能实现 工业上实际采用的PID调节器,如DDZ型调节器,其调节律为 4.4.4 比例积分微分(PID) 调节规律 * 式中, 带*的量为调节器参数的实际值,不带*者为参数的刻度值。 F称为相互干扰系数;KI为积分增益。 (4-18) 4.4.4 比例积分微分(PID) 调节规律 * 图4-17给出工业 PID调节器的响应曲线 图中阴影部分面积代表微分作用的强弱。 4.4.4 比例积分微分(PID) 调节规律 * 显然,PID三作用时控制效果最佳,但这并不意味着,在任何情况下采用三作用调节都是合理的。 图4-18 各种控制规律的响应过程 1-比例控制;2-积分控制;3-PI控制;4-PD控制;5-PID控制 4.4.4 比例积分微分(PID) 调节规律 * 由气动或液动、电动仪表组成的模拟PID控制器 由计算机实现的数字PID控制器 4.5 数字PID控制 * 4.5 数字PID控制 4.5.1 基本的数字PID控制算法 4.5.2 改进的数字PID控制算法 * PID控制算法离散化 连续时间t 离散化 采样时刻点KT 4.5.1 基本的数字PID控制算法 * 1.位置式PID控制算法 求和取代积分 差分取代微分 4.5.1 基本的数字PID控制算法 * 位置式PID控制系统 4.5.1 基本的数字PID控制算法 * 位置式PID控制算法带来的问题 对e(k)的累加增大了计算机的存储量和运算的工作量 u(k)的直接输出易造成执行机构的大幅度动作 有些应用场合要求增量式u(k) 4.5.1 基本的数字PID控制算法 * 2.增量式PID控制 比例增益, 积分系数, 微分常数 4.5.1 基本的数字PID控制算法 * 为编程方便,增量式PID可采用如下形式 式中 4.5.1 基本的数字PID控制算法 * 增量式PID控制系统示意图 位置式PID控制系统示意图 4.5
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