北科自动化控制工程基础-第七章1.ppt

* * 设被控制对象为： 滤波器为： 死区参数e0 = 0.10， 不带死区PID控制 带死区PID控制 7.5 几种改良的PID控制器 * * 小 结 了解PID控制的基本概念 PID控制器的控制规律 学会PID控制器参数的整定方法 几种改进的PID及其实用意义 * * 答疑安排 5月4日（周二）下午3:00-5:00 机电楼619 答疑老师 :徐正光、张维存、付冬梅 ? 5月6日（周四）下午3:00-5:00 机电楼619 答疑老师 :董洁、丁大伟、刘冀伟 ? 5月8日（周六）上午9:00-11:00 机电楼619 答疑老师 :付冬梅、张维存、丁大伟 ? 5月8日（周六）下午3:00-5:00 机电楼619 答疑老师 :徐正光、董洁、刘冀伟 * * 考试教室安排 考试时间：5月9日上午9:00-11:00 考试地点安排： 逸夫楼 101 信0801、信0802 逸夫楼 102 信0803 逸夫楼 104 信0804、信0805、信0806 逸夫楼 105 信0807、信0808、信0809 逸夫楼 107 信0810、信0811、信0812 ?逸夫楼 201 军0801、军0802 逸夫楼 202 留学生考试教室 逸夫楼 205 信0813、信0814、信0815 逸夫楼 206 仪表0801、仪表0802 逸夫楼 207 所有重修的同学 * * * * * * 加入PI调节器后 7.3 PID模型及其控制规律分析 * * 采用PI控制器可以消除系统响应速度信号的稳态误差。由此可见，PI控制器改善了给定I型系统的稳态性能。 采用比例加积分控制规律后，控制系统的稳定性可以通过方程： 即 由劳斯判据得 7.3 PID模型及其控制规律分析 * * 5） 比例加积分加微分(PID)控制器 是一种由比例、积分、微分基本控制规律组合而成的复合控制规律。 PID控制器的运动方程为 7.3 PID模型及其控制规律分析 其中，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，TD为微分时间常数，均为可调参数。 PID控制器方框图 + － R(s) C(s) M(s) * * PID控制器的传递函数 当4τ Ti 时，上式可写成 式中 ， 7.3 PID模型及其控制规律分析 可以改写成： 两个实数零点！因此，对提高系统的动态特性方面有更大的优越性。 * * PID控制器的Bode图 两个实零点情况 dB φ(ω) ω 20 40 -45o -90o -180o -20dB/dec 20dB/dec ω2 ω1 PID在Bode图上展示的特点： 1）一个积分环节，可增加系统的类型数； 2）分别有相位滞后和超前部分，可根据需要加以利用，改善系统品质。 7.3 PID模型及其控制规律分析 两个复零点情况 dB φ(ω) ω 20 40 -45o -90o -180o -20dB/dec 20dB/dec ω * * PID调节器在工业控制中得到广泛地应用, 有如下特点： ① 对系统的模型要求低 实际系统要建立精确的模型往往很困难。而PID调节器对模型要求不高，甚至在模型未知的情况下，也能调节。 ② 调节方便 调节作用相互独立，最后以求和的形式出现。可独立改 变其中的某一种调节规律，大大地增加了使用的灵活性。 ③ 物理意义明确 一般校正装置，调节参数的物理意义常不明确，而PID调节器参数的物理意义明确。 ④ 适应能力强 对象模型在一定的变化区间内变化时，仍能得到较好的调节效果。 3 PID控制器的特点 7.3 PID模型及其控制规律分析 * * 7.4 PID控制器参数的整定方法 1、临界比例度法 2、衰减曲线法 3、反应曲线法 4、基于误差性能的PID参数整定法 * * 1 临界比例度法 步骤： 首先使PID处于纯比例作用(Ti = ∞, Td = 0)，让系统处于闭环状态； 然后从小到大改变kp，直到系统输出Y出现临界振荡，记下此时的临界振荡周期TM和比例系数kM，按表计算比例系数kp、积分系数Ti和微分系数Td TM △y1 △y2 △y1: △y2 = 1:1 7.4 PID控制器参数的整定方法 * * 控制规律 kp Ti Td P 0.50 kM PI 0.45 kM 0.85 TM PID 0.60 kM 0. 50 TM 0.125 TM 临界比例度法的计算表格 优点：不需要被控对象的模型，可以在闭环控制系统中进行整定 缺点：因含有等幅振荡现象，执行机构易于处于非正常工作状态 7.4 PID控制器参数的整定方法 * * 2 衰减曲线法 首先使PID处于纯比例控制，系统处于闭环状态，给定一小的阶跃输入r(t