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程序设计方法:例:1、将常数存放在RAM区2、暂留计算值的缓冲区3、根据给定和反馈的测量值计算偏差e(k)=x(k)-y(k)4、由差分方程计算控制量u(k)5、留几个工作单元,作当前计算值和控制量暂存用。b0b1b2a1e(k-1)e(k-2)u(k-1)常数计算值测量值X(k)y(k)第61页,共67页,星期六,2024年,5月3.7.2直接型(II)直接型(II)又叫正则实现(或极点-零点型),这一名词与延迟元件等于系统的阶次n有关,正则实现是直接根据实现中占用延时器较少的一种实现方式。软件实现是应用直接型(II)的差分方程:第62页,共67页,星期六,2024年,5月第三章小结数字控制器的设计方法模拟化设计方法、离散化设计方法。数字控制器的模拟化设计方法PID控制规律的离散化:用矩形法来计算数值积分、用后向差分来代替微分。PID控制规律的脉冲传递函数形式:PID数字控制器算法的改进数字PID参数选择及整定方法数字控制器的离散化设计方法最少拍有纹波系统设计最少拍无纹波随动系统的设计大林控制算法第63页,共67页,星期六,2024年,5月作业1:已知广义对象Z传递函数,试设计PI调节器,使速度误差,取采样周期。画出系统输出响应曲线(用MATLAB工具)。提示:单位速度输入:稳态误差:第64页,共67页,星期六,2024年,5月作业2:设广义对象的z传递函数G1(z)与例3-2相同,采样周期T=1s,试设计单位速度输入时的最少拍无纹波控制器D(z)。分别计算当输入为单位速度和单位阶跃信号时,系统的输出响应。第65页,共67页,星期六,2024年,5月作业31、已知被控对象的传递函数取采样周期T=5s,试用大林算法设计数字调节器D(z),期望的闭环传递函数为2、设,试求RA。第66页,共67页,星期六,2024年,5月习题:1,2,3,4,6,7第67页,共67页,星期六,2024年,5月3.4数字PID控制算式的改进为改善PID控制的动态特性,人们在实践中,结合计算机的特点,提出了多种改进数字PID控制算法,下面介绍几种常用的非标准数字PID算法。
积分饱和的原因及影响:原因:由于执行机构的限制和积分项的存在影响:增加超调量和系统的调节时间。第29页,共67页,星期六,2024年,5月
3.4.1微分先行
微分先行:(如图3.15)
特点:将微分与积分运算分解为一阶惯性环节,简化计算.
3.4.2带死区的PID算法:
系统框图如图3.16所示.
特点:
带死区的PID算法(如图3.17所示)
第30页,共67页,星期六,2024年,5月图3.15微分先行PID算式的分解框图第31页,共67页,星期六,2024年,5月图3.16带死区PID控制系统框图第32页,共67页,星期六,2024年,5月3.4.3积分分离PID算法(如图3.18所示)特点:降低超调,减少调节时间.3.4.4IPD算法(如图3.19所示)特点:第33页,共67页,星期六,2024年,5月图3.17带死区PID控制系统程序框图第34页,共67页,星期六,2024年,5月图3.18有积分分离手段的控制过程第35页,共67页,星期六,2024年,5月图3.19IPD控制系统方框图第36页,共67页,星期六,2024年,5月3.5数字PID参数整定方法
3.5.1PID控制器参数对系统性能的影响.
PID反馈控制系统如图3.20.
●放大倍数对系统性能的影响:
(1)对系统的动态性能.(2)对系统的稳定性能.
●积分时间对系统性能的影响:
(1)对系统的动态性能.
(2)对系统的稳态性能.
●微分时间对系统性能的影响:
不同的控制规律各有特点,对于某一相同的控制对象,不同的控制规律,有不同的控制效果.如图3.21第37页,共67页,星期六,2024年,5月图3.20PID反馈控制系统简图第38页,共67页,星期六,2024年,5月第39页,共67
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