计算机控制系统常用的控制规律.ppt

第四章 计算机控制系统常用的控制规律;4.1 PID调节器的控制作用 4.2 PID控制器的离散化 4.3 数字PID调节中的几个实际问题 4.4 数字PID控制算法的改进 4.5 数字PID控制器参数的整定 ;第一节 PID控制; 计算机控制系统的优点是：; 计算机控制的主要任务就是设计一个数字调节器。常用以下几种控制方法。 1．程序控制和顺序控制 (1) 程序控制 被控量按照预先规定的时间函数变化. (2) 顺序控制 程序控制的扩展。 在各个时期所给出的设定值可以是不同的物理量。 每次设定值的给出，不仅取决于时间，还取决于对前段控制结果的逻辑判断。; 计算机控制的主要任务就是设计一个数字调节器。常用以下几种控制方法。; 计算机控制的主要任务就是设计一个数字调节器。常用以下几种控制方法。;5．模糊控制 模糊控制也叫Fuzzy控制。是按照人的思维方法去完成各种控制，采用这种方法，不需要数学模型，只要把设计者的控制决策（即专家意见）用模糊规则加以描述，即可实现模糊控制。模糊控制的特点是操作简单，执行速度快，占用内存少，开发方便、迅速，因而近几年来得到了广泛的应用。;4.1 PID调节器的控制作用;4.1 PID调节器的控制作用;4.1 PID调节器的控制作用;4.1.1 比例（P）调节器;3. 比例调节的特性曲线（图8-1）;4.1.2 比例-积分调节器（PI）;2. 比例积分调节器 ① 概念：若将比例和积分两种作用结合起来，就构成PI调节器。 ② PI调节的微分方程：;④ 优缺点 优点：克服了比例调节有静差存在的缺点，又避免了积分调节响应慢的缺点，静态和动态特性得到了改善。 缺点：当控制对象具有较大的惯性时，无法得到很好的调节品质。;4.1.3 比例-微分调节器（PD）;③ 微分作用的特点 输出只能反应偏差输入变化的速度，对于固定不变的偏差，不会有微分作用输出。 ④ 优缺点 优点：使过程的动态品质得到改善 缺点：不能消除静差，只能在偏差刚出现时产生一个很大的调节作用;2. PD调节;4.1.4 比例-积分-微分调节器（PID） 为了进一步改善调节品质，往往把比例、积分、微分三种作用组合起来，形成PID调节器。 ;2、特性曲线;4.2 PID控制器的离散化;4.2.1 PID算法的数字化;2、离散化后的PID控制算法的表达式 ① 积分项和微分项用求和及增量式表示;③ PID表达式改动;④ 增量控制算式;用微型机实现位置式和增量式控制算式的原理方框图，如图所示。; 增量控制优点： (1)由于计算机输出增量，所以误动作影响小，必要时可用逻辑判断的方法去掉； (2)增量设计只与本次的偏差值有关，与阀门原来的位置无关，因而增量算法易于实现手动／自动无扰动切换。 (3)不产生积分失控，所以容易获得较好的调节品质。 增量控制因其特有的优点已得到了广泛的应用。;返回;（8-14）;式（8-15）即为离散化的位置型PID编程公式，其流程如图所示。;图8.8位置型PID运算程序流程图;设;图8.9增量型PID运算程序流程图;总结;总结;4.3 数字PID调节中的几个实际问题 ;4.3.1 正、反作用问题;4.3.1 正、反作用问题;4.3.2 饱和作用的抑制;1. 遇限削弱积分法;P(K-1)≥Pmax，且E(K)0，所以积分不积累 P(K-1)≥Pmax ，但E(K)0，所以积分积累;图8.12 遇限削弱积分的PID算法流程图;2. 有效偏差法;图8.13 采用有效偏差值的PID位置算法流程;3. 限位问题;图8.14 带上、下限限位的PID程序流程;4.3.3 手动/自动跟踪及手动后援问题;双刀双掷开关SA处于1-1’的位置时（开关量SW=0），系统运行于自动方式，执行机构由D/A的输出控制 双刀双掷开关SA处于2-2’的位置时（开关量SW=1） ，系统转入手动方式，执行机构由电位器RP控制;工作原理：判断SW的状态 SW=1，手动，不进行PID运算，返回主程序。 SW=0，自动，进行增量型PID运算，计算△P(k) P(k)= △P(k)+P0→手动到自动的第一次采样的输出值 其中：△P(k)——增量型PID计数值 P0——手动时阀的开度 P(k)= △P(k)+P(k-1) →以后的P(K)值;图4.16 实现手动/自动跟踪的PID控制流程图;4.4 数字PID控制算法的改进;4.4.1 不完全微分的PID算式;?;将微分部分化成微分方程： ;2. 不完全微分的PID位置