模拟化设计2.ppt

6.4.3 扩充响应曲线法 对于那些不允许进行临界振荡实验的系统，可以采用扩充响应曲线法。具体方法如下： （1）断开数字PID控制器，使系统在手动状态下工作。当系统在给定值处达到平衡以后，给一个阶跃输入信号。 （2）用仪表记录下被控参数在此阶跃输入信号作用下的变化过程，即阶跃响应曲线，如图所示。 （3）在曲线的最大斜率处作切线，该切线与横轴以及系统响应稳态值的延长线相交于a、b两点，过b点作横轴的垂线，并与横轴交于c点，于是得到滞后时间θ和被控对象的时间常数τ，再求出 的值。 控制度 控制规律 T KP TI TD 1.05 PI 0.1θ 0.84τ/θ 0.34θ — PID 0.05θ 0.15τ/θ 2.0θ 0.45θ 1.20 PI 0.2θ 0.78τ/θ 3.6θ — PID 0.16θ 1.0τ/θ 1.9θ 0.55θ 1.50 PI 0.5θ 0.68τ/θ 3.9θ — PID 0.34θ 0.85τ/θ 1.62θ 0.65θ 2.00 PI 0.8θ 0.57τ/θ 4.2θ — PID 0.6θ 0.6τ/θ 1.5θ 0.82θ 扩充响应曲线法参数整定公式 （4）选择控制度。 （5）查下表，即可求出T、KP、TI、TD的值，进而求出T、KP、KI、KD的值。 （6）按求得的参数运行，在运行中观察控制效果，再适当地调整参数，直到获得满意的控制效果。 该参数整定方法适用于具有一阶滞后环节的被控对象，否则，最好选用其他的方法整定。 6.4.4 归一参数整定法 在1974年Roberts PD提出了一种简化扩充临界比例度整定法。由于该方法只需要整定一个参数即可，故又称为归一参数整定法。 增量式PID算法重写如下： 设T=0.1 Tu；TI=0.5 Tu；TD=0.125 Tu，式中Tu为纯比例作用下的临界振荡周期，则 可以看出，对四个参数的整定简化成只整定一个参数KP，因此，给PID算法的参数整定带来许多方便。 6.4.5 优选法 优选法就是对自动调节参数整定的经验法。 其具体做法是：根据经验，先把其他参数固定，然后用0.618法对其中某一个参数进行优选，待选出最佳参数后，再换另一个参数进行优选，直到把所有的参数优选完毕为止。最后根据T、KP、TI、TD四个参数优选的结果选出一组最佳值即可。 * * * * * * * * * * PID Controller with changing integration rate clear all; close all; %Big time delay Plant ts=20; sys=tf([1],[60,1],inputdelay,80); dsys=c2d(sys,ts,zoh); [num,den]=tfdata(dsys,v); u_1=0;u_2=0;u_3=0;u_4=0;u_5=0; y_1=0;y_2=0;y_3=0; error_1=0;error_2=0; ei=0; %Linear model yout(k)=-den(2)*y_1+num(2)*u_5; error(k)=rin(k)-yout(k); kp=0.45;kd=12;ki=0.0048; A=0.4;B=0.6; ei=ei+(error(k)+error_1)/2*ts; if abs(error(k))=B f(k)=1; elseif abs(error(k))Babs(error(k))=A+B f(k)=(A-abs(error(k))+B)/A; else f(k)=0; End u(k)=kp*error(k)+kd*(error(k)-error_1)/ts+ki*f(k)*ei; %Return of PID parameters u_5=u_4;u_4=u_3;u_3=u_2;u_2=u_1;u_1=u(k); y_3=y_2;y_2=y_1;y_1=yout(k); error_2=error_1; error_1=error(k); 变速积分数字PID控制 普通数字PID控制 引入微分改善了系统的动态特性，但由于微分放大噪声的作用，也极易引进高频干扰。 在PID控制器的输出端再串联一阶惯性环节（比如低通滤波器）来抑制高频干扰，平滑控制器的输出，这样就组成了不完全微分PID控制。 6.3.3不完全微分PID算法 一阶惯性环节Df（s）的传递函数为 因为 所以 对上式进行离散化处理，得到不完全微分PID位置式控制算法 式中， 不完全微分PID控制算法也有增量式控制算法，即 在e(k)发生阶跃突变时， ---