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模拟比较器和PID电路图 图为模拟比较器和模拟PID控制电路。A1构成比例电路,与环路增益有关，增益由RP2调节;A2构成积分电路，时间常数由RP3调节;A3构成微分电路，时间常数由C3(Rl+R(RP4))决定;A4将比例、积分、微分各电路输出合成并倒相为uf。 R1 RP2 R2 R3 R4 R1 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 R13 R14 R15 RP3 RP1 RP4 C1 C2 - - - - - + + + + + 接传感器输出信号 输出到执行元件的驱动电源 模拟量给定信号ui A1 A3 A2 A4 R16 R17 R18 + - A5 A6 C3 uf uc ui A5和A6构成的比较环节，完成ui-uf运算。 三、数字PID控制算法 数字比较器和PID电路图 接传感器输出信号 输出到执行元件的驱动电源 模拟量给定信号ui A5和A6构成的比较环节，完成ui-uf运算。 RP1 uf uc ui A/D A/D e(k)=ui(k)-uf(k) D/A 三、数字PID控制算法 1. PID控制器参数对系统性能的影响 (1)．比例系数对系统性能的影响 （a）对动态特性的影响 比例系数加大，会使系统的动作灵敏，速度加快。但偏大，则振荡次数增多，调节时间加长。当太大时，系统会趋于不稳定。若太小，又会使系统的动作缓慢。 （b）对稳态特性的影响 加大比例系数，在系统稳定的情况下，可以减小稳态误差，提高控制精度。但需要注意的是加大只是减少稳态误差，不可能完全消除。 四、数字PID控制器的参数整定 (2)积分时间常数对系统性能的影响 （a）对动态特性的影响 太小时，系统将不稳定，偏小，则系统振荡次数较多。太大，对系统性能的影响减少。当合适时，过渡过程的特性则比较理想。 （b）对稳态误差的影响 积分控制能消除系统的稳态误差，提高控制系统的控制精度。但是，当偏大时，积分作用会减弱，以致于不能减小稳态误差。 四、数字PID控制器的参数整定 (3)．微分时间常数对系统性能的影响 微分控制可以改善动态特性，减小超调量，缩短调节时间，允许加大比例控制，使稳态误差减小，提高控制精度。 当偏大或偏小时，超调量较大，调节时间较长，只有合适时，才可以得到比较满意的过渡过程。 四、数字PID控制器的参数整定 2.采样周期选择的原则 (1) 必须满足采样定理的要求。 (2) 从控制系统的随动和抗干扰性能来看，则小些好。干扰频率越高，则采样频率最好也愈高，以便实现快速跟随和快速抑制干扰。 (3) 根据被控对象的特性来选择，快速系统的应取小些，反之，可取大些。 (4) 根据执行机构的类型来选择，当执行机构动作惯性大时，可取大些，否则，执行机构来不及反应控制器输出值的变化。 (5) 从计算机能否精确执行控制算式来选择，应取大些。因为计算机字长有限，过小，偏差值可能很小，甚至为0，调节作用微弱，微分、积分作用不明显。 四、数字PID控制器的参数整定 3. 用扩充临界比例度法选择PID参数 (1)选择一个合适的采样周期T，控制器作纯比例控制。 (2)调整 的值，使系统出现临界振荡，记下相应的临界振荡周期Ts和临界振荡增益Ks。 (3)选择合适的控制度。所谓控制度，就是数字控制器和模拟控制器所对应的过渡过程的误差平方的积分比。 通常，当控制度为1.05时，数字控制器和模拟控制器的控制效果相当。当控制度为2.0时，数字控制器比模拟控制器的控制质量差1倍。 根据控制度查表1，即可求出T、KP、TI和TD的值。 四、数字PID控制器的参数整定 四、数字PID控制器的参数整定 表1 扩充临界比例度法整定参数表 控制度 控制规律 1.05 PI PID 0.03 0.014 0.54 0.63 0.88 0.49 --- 0.14 1.2 PI PID 0.05 0.045 0.49 0.47 0.91 0.47 --- 0.16 1.5 PI PID 0.14 0.09 0.42 0.34 0.99 0.43 --- 0.20 2.0 PI PID 0.22 0.16 0.36 0.27 1.05 0.4 --- 0.22 4.3 微机控制技术基础 一、微机控制系统的组成及其特点 二、信号变换概述 三、 输入输出接口技术和输入输出通道 四、 抗干扰技术 1. 微机控制系统的组成 一、微机控制系统的组成及其特点 微