第五章数字PID控制技术.ppt

遇限削弱积分的 PID 算法流程图 遇限削弱积分法 PID 程序 根据式 (7-9) 计算比例项 P P (k) 及微 分项 P D (k) P(k-1) ≥ P max ？ P(k-1) ≤ P min ？ 计算积分项 P I (k) 计算偏差 E(k) P(k)=P P (k)+P I (k)+P D (k) E(k)0 E(k)0 Y N N Y N Y Y N 退出 2. 有效偏差法 采用有效偏差值的 PID位置算法程序 根据式(7-9)计算控制量P P (k) P(k)≥P max ？ P * (k)=P max Y P(k)≤P min ？ P * (k)=P min 累积的积分项E(k)， N Y D I P k j D I K K K k E K j E K k P k E ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 0 * * ) 1 ( ) ( ) ( ) ( 退出 对位置式控制量输 出 P(k) 超出限制范 围时，控制量取边 界值，对应阀门的 位置 0% 和 100% 。 有效偏差实际上是 通过控制量反算偏 差，把对应于 0 或 100 的控制量的偏差 作为有效偏差进行 积分，而不采用实 际的偏差 3. 限位问题 N 带限位的PID运算程序 PID运算 P(k)P min ？ P(k)P max ？ P(k)=P min P(k)=P max PID输出 返回 出于安全或其它工艺问题考虑 需要将调节阀限制在一定的范围 内 如防止加热炉熄火，限制调节阀 的最小开度 一般在进行输出之前进行限制 5.3.3 手动 / 自动跟踪及手动后援问题 A/D RP 电流源 电流源 D/A 去微型机 去微型机 （SW） SA 2 1 2 1 接执行机构 来自微型机 +5V 手自动切换的意义 需要两个信号 自动 / 手动状态 手动时的阀位值 ？ 此信号代表 什么意思 实现的方法： 手动 → 自动切换时 第 一 次自动的输出： 0 ) ( ) ( P k P k P ? ? ? ΔP ( k ) 增量 PID 运算的输出 ， P 0 切换时刻的阀位开度（ 从何而来？ ） ) 1 ( ) ( ) ( ? ? ? ? k P k P k P 以后的输出 如果从自动向手动切换，该系统能否实 现无扰切换？ 5.4 几种发展的 PID 算法 ? 5.4.1 不完全微分的 PID 算式 ? 5.4.2 积分分离的 PID 算式 ? 5.4.3 变速积分 PID 算式 ? 5.4.4 带死区的 PID 算式 ? 5.4.5 PID 比率控制 5.4.1 不完全微分的 PID 算式 比例项 微分项 积分项 0 T 5T 10T t P(kT) 15T 比例项 微分项 积分项 0 T 5T 10T P(kT) 15T (b)不完全微分式 (a)完全微分式 微分作用对高频干扰过于灵敏，容易引起控制系统振荡，降低调节 质量。微机控制是实时的，每一回路输出时间是短暂的，而驱动执 行器动作又需要一定时间，如果输出较大，在短时间内执行器达不 到应有的相应开度，会使输出失真，为克服这一缺陷可采用不完全 微分 PID 算法。既可保证微分作用有效，又可使执行器动作连续。 P245 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? S K T S T S T K S E S P d D D I P * * * * * 1 1 1 ) ( ) ( ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? S T S T K S E S U S D D I P 1 1 ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( S P S P S P D PI ? ? ) ( 1 1 ) ( * * S E S T K S P I P PI ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ) ( 1 ) ( * * * * S E S K T S T K S P d D D D P ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? k j PI j E T T k E K k P I P 0 * * ) ( ) ( ) ( ? ? ) ( ) ( 1 * * * * S E S T K S P S K T D P D d D ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? dt de T K P dt dP K T D P D D d D * * * * ? ? 利用微分代替算子 S 利用增量代替微分 T k E k E T K k P T k P k P K T D P D D D d D ) 1 ( )