数字控制器的模拟化设计方法.ppt

（4.4）试凑法只采用比例控制，Kp由小变大，若响应时间、超调、静差已达到要求，只采用比例调节即可。若静差不满足，则加入积分控制，将Kp减小，例如取0.8Kp代替Kp，Ti由大到小，反复测试多组的Kp和Ti值，从中确定合适的参数。若动特性不满足，比如超调量过大，或调节时间过长，则加入微分控制，Td由小到大，逐步凑多组PID参数，从中找出一组最佳调节参数。第94页,共116页，星期六，2024年，5月整定参数寻最佳，从小到大逐步查；先调比例后积分，微分作用最后加；曲线震荡很频繁，比例刻度要放大；曲线漂浮波动大，比例刻度要拉小；曲线偏离回复慢，积分时间往小降；曲线波动周期长，积分时间要加长；曲线振荡频率快，先把微分降下来；动差大来波动慢，微分时间应加长。PID常用口诀第95页,共116页，星期六，2024年，5月4.5Smith预估控制1、纯滞后问题的提出第96页,共116页，星期六，2024年，5月第97页,共116页，星期六，2024年，5月2、Smith预估控制设计原理系统的闭环传递函数为：第98页,共116页，星期六，2024年，5月系统特征方程为：时滞环节的相频特性为：因此，系统纯滞后大时，系统性能变差，甚至不稳定。第99页,共116页，星期六，2024年，5月相位裕度：被控对象：PID控制器：相位裕度：45.1430剪切频率：0.3111第100页,共116页，星期六，2024年，5月被控对象含有纯滞后环节：相位裕度：9.4929剪切频率：0.3111第101页,共116页，星期六，2024年，5月被控对象含有纯滞后环节：相位裕度：-26.1573剪切频率：0.3111第102页,共116页，星期六，2024年，5月第103页,共116页，星期六，2024年，5月第104页,共116页，星期六，2024年，5月第105页,共116页，星期六，2024年，5月图4.25等效的Smith预估控制方案第106页,共116页，星期六，2024年，5月Smith预估器的传递函数为：系统闭环传递函数为：第107页,共116页，星期六，2024年，5月系统特征方程为：若系统特征方程变为：特征方程中无时滞环节存在。第108页,共116页，星期六，2024年，5月3、数字Smith预估控制系统的设计整个控制器模型为：第109页,共116页，星期六，2024年，5月3、Smith预估控制算法的工程化改进（1）Smith预估器的完全抗干扰改进新增环节第110页,共116页，星期六，2024年，5月假设建立的对象模型是准确的，并且为了使系统能完全抗干扰，使得即对于干扰信号第111页,共116页，星期六，2024年，5月此时，对于有可以实现完全跟踪或完全无偏差控制。第112页,共116页，星期六，2024年，5月对干扰信号为了使系统能完全抗干扰，使得即与消除干扰信号N1(s)时的Wf(s)相同。第113页,共116页，星期六，2024年，5月（2）增益自适应Smith预估补偿控制增加的环节除法器识别器乘法器作用：根据预估补偿模型和过程输出信号之间的比值来提供一个自动校正预估器增益的信号。解决对象参数变化的问题。第114页,共116页，星期六，2024年，5月当，时，有除法器的输出为：识别器的输出为：乘法器的输出为：此时该控制方案表现为理想的Smith预估补偿控制。第115页,共116页，星期六，2024年，5月过程模型增益由变化为除法器的输出为：识别器的输出为：乘法器的输出为：从反馈信号来看，预估模型增益自适应地随着过程模型增益的变化而变化，达到了增益自适应Smith预估补偿控制的目的。第116页,共116页，星期六，2024年，5月位置式PID算法特点：容易产生积分饱和，并且不利于手动/自动的切换。适用于：执行机构没有积分性质的被控对象。第62页,共116页，星期六，2024年，5月（2）增量式PID算法增量式PID算法——表示执行机构的调节增量（k时刻比k-1时刻的调节增量）由位置式PID算法：得：第63页,共116页，星期六，2024年，5月增量式PID算法特点：改善积分饱和，手动/自动切换冲击小，系统动态性能得到改善。适用于：执行机构带有积分性质的被控对象。第64页,共116页，星期六，2024年，5月两种PID算法的关系：