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第六章 数字PID及其改进算法 ◆课时授课计划 ◆提 纲 ◆课 程 内 容 第六章 数字PID及其改进算法 课题： 第6章 数字PID及其改进算法 6.1 PID控制及作用 6.2 离散化的方法 6.3 数字PID及其算法 6.4 标准PID算法的改进 6.5 PID调节器参数的整定 6.6 纯滞后补偿控制技术 6.7 串级控制技术 6.8 其它常用的控制方法 目的与要求： 了解和掌握数字PID 控制算法、PID 调节器参数的整定。 第六章 数字PID及其改进算法 重点与难点： 重点：数字PID 控制算法、PID 调节器参数的整定。 难点：标准PID 算法的改进。 课堂讨论： 为什么要对标准PID 算法进行改进？ 现代教学方法与手段： 微型计算机测控技术网络课程 PowerPoint 复习（提问）： 数字PID 控制算法两种数学模型是什么？ 第六章 数字PID及其改进算法 6.1 PID控制及作用 6.1.1 比例调节器 6.1.2 比例积分调节器 6.1.3 比例积分微分调节器（PID） 6.2 离散化的方法 6.2.1 差分变化法 6.2.2 零阶保持器法 6.2.3 双线性变化法 6.3 数字PID及其算法 6.3.1 位置式PID控制算法 6.3.2 PID增量式控制算法 6.4 标准PID算法的改进 6.4.1 “饱和”作用的抑制 第六章 数字PID及其改进算法 6.4.2 不完全微分PID算法 6.4.3 微分先行PID算法 6.4.4 带死区的PID控制 6.4.5 给定值突变时对控制量进行阻尼的算法 6.5 PID调节器参数的整定 6.5.1 凑试法确定PID调节参数 6.5.2 实验经验法确定PID调节参数 6.6 纯滞后补偿控制技术 6.6.1 纯滞后补偿算法 6.6.2 纯滞后补偿环节的数字控制器 第六章 数字PID及其改进算法 6.8 其它常用的控制方法 6.8.1 比值控制 6.8.2 选择性控制 思考题与习题：P229 第六章 数字PID及其改进算法 6.1 PID控制及作用 PID调节器是一种线性调节器，这种调节器是将设定值r（t）与输 出值c（t）进行比较构成控制偏差 e（t）＝r（t）－c（t） 将其按比例、积分、微分运算后，并通过线性组合构成控制量，如图所 示，所以简称为P（比例）、I（积分）、D（微分）调节器。 第六章 数字PID及其改进算法 6.1.1 比例调节器 1.比例调节器的表达式 2.比例调节器的响应 比例调节器对于偏差阶跃变 化的时间响应如图所示。 比例调节器对于偏差e是即 时反应的，偏差一旦产生，调节 器立即产生控制作用使被控量朝 着偏差减小的方向变化，控制作 用的强弱取决于比例系数Kp的大 小。 第六章 数字PID及其改进算法 2.比例调节器的特点 简单、快速，有静差。 6.1.2 比例积分调节器 1.比例积分调节器的表达式 2.比例调节器的响应 PI调节器对于偏差的阶跃响应如图所示。 可看出除按比例变化的成分外，还带有累计 的成分。只要偏差e不为零，它将通过累计作 用影响控制量u，并减小偏差，直至偏差为零， 控制作用不在变化，使系统达到稳态。 第六章 数字PID及其改进算法 6.1.3 比例积分微分调节器（PID） 1.比例积分微分调节器（PID）表达式 2.比例积分微分调节器（PID）的响应 理想的PID调节器对偏差阶跃变化的响 应如图所示。 它在偏差e阶跃变化的瞬间t＝t0处有一 冲击式瞬时响应，这是由附加的微分环节引 起的。 3.微分环节的作用 其控制规律为 第六章 数字PID及其改进算法 它对偏差的任何变化都产生——控制作用ud以调整系统输出，阻 止偏差的变化。偏差变化越快, ud越大，反馈校正量则越大。故微分 作用的加入将有助于减小超调，克服振荡，使系统趋于稳定。 4. PID调节器与PI调节器的区别 PI调节器虽然可以消除静差，但却降低了响应速度。 PID调节器 加快了系统的动作速度，减小调整时间，从而改善了系统的动态性 能。 第六章 数字PID及其改进算法 6.2 离散化的方法 微机测控系统是采用数字控制方