物联网控制技术课件：常规及复杂控制技术.pptxVIP

常规及复杂控制技术;一、数字控制器的连续化设计步骤;1、设计假想的连续控制器D(s);3、将D(s)离散化为D(z)（模拟调节器离散化方法）;通式为：;递推法、经典法、Z变换法。;计算机求解，迭代法。;①离散化公式;9;10;②物理意义：以矩形面积近似代替积分;得[S]和[Z]的映射关系：;特点：a）应用方便，但精度不高；

b）映射畸变较大；

c）若D(s)稳定，则D(z)也稳定。;④前向差分法的映射关系及特点;⑤频率响应;梯形法数值积分;稳态增益不变;

变换具有串联特性:

若：D(s)=D1(s)·D2(s)

则：Tu[D(s)]=Tu[D1(s)]·Tu[D2(s)];单值映射，无混叠，但高频段有畸变（频率预修正）

性能较好，使用最广。;使离散后环节的脉冲响应=连续环节的脉冲过渡函数的采样值。;a）D(s)和D(z)的脉冲响应采样值相同。;①离散化公式;Kz为增益，按稳态增益相等的原则来确定。;②特点;5、校验;25;PID调节器：P、PI、PID;特点：调节器输出u与其输入偏差e成比例关系。;进料量↑;比例度的物理意义：;r;控制算式：;u;P、Q，等滞后时间不大的对象，TI选小些；

T等滞后时间较大的对象，TI选大些。

经验数据：P：TI为0.4~3min、T3~10min；

Q：TI0.1~1min、H可不加积分；

比例带与纯比例调节相比，略大些。;P：纠正偏差，反应迅速；

I：消除静差；

D：减小超调、克服振荡、 提高稳定性、加快过渡过程。

特点：可使调节过程快 速、平稳、准确。;当T→0，或TTg时可用模拟调节器离散化的方法设计数字PID调节器。;算式中输出值与阀位一一对应，称位置式PID算法。;位置式PID算法中：;原理上没有根本差别,只是积分作用由其它部件完成。

增量式PID算法：①故障时影响小；②切换时冲击小；③算式中不需要累加；④不会产生积分失控，但有可能产生比例、微分失控。

习题4-4P1394.4;;e很大(eε)时,取消积分；

e很小(e≤ε)时,投入积分。;基本思想：设法改变积分项的累加速度，使其与偏差大小相对应：偏差越大，积分越慢，反之则越快。;与积分分离PID控制算法相比：;设：umin;程序框图：;5）???积分饱和;6）梯形积分;增量式PID算法可能产生比例和微分饱和。;降低微分项对干扰的灵敏度。

位置式PID算法中：;;增量式PID算法中：;加低通滤器，克服高频干扰。;u(k);增量式PID控制算法中的微分项为：;Bang—Bang控制与反馈控制相结合的系统，在给定值升降时特别有效。;4、带死区的PID控制算法;任务：确定T,KP,TI,TD（首先要选择合适的控制规律）。

理论、实验的方法。;经验数据：

流量1~5S

压力3~10S

液位6~8S

温度15~20S

成份15~20S;1）扩充临界比例度法;④根据选定的Q查表得T、KP、TI、TD;简化扩充临界比例度整定法;②确定控制度;用优选法对自动调节参数进行整定的方法：

其具体作法：根据经验，先把其它参数固定，然后用0.618法对其中某一参数进行优选，待选出最佳参数后，再换另一个参数进行优选，直到把所有的参数优选完毕为止。最后根据T、Kp、TI、TD诸参数优选的结果取一组最佳值即可。;③TD↑→ts↓，σp↓，稳定性↑，抗干扰能力↓。;数字控制器的连续化设计，适用TTg，控制质量要求不高。当T≈Tg，控制要求高时，用采样控制理论直接设计数字控制器。;;由图(b)得：;67;①稳定性：Φ(z)的极点都在[Z]单位圆内；

②准确性：在典型输入下：e(∞)=0；;③快速性：ts最短，最少个节拍（采样周期）；

④物理可实现性：;准确性：要求E(z)为有限项;即Φe(z)=1-Φ(z)=(1-z-1)pF(z);设：G(z)稳定，无纯滞后，不考虑纹波;求y(z)：Φ(z)=1-Φe(z)=z-1;2）等速输入(q=2);3）等加速输入(q=3);各种典型输入下的最少拍系统;寻找Φe(z)抵销R(z)分母中(1-z-1)q因子，对不同输入函数适应性较差。;例1：已知系统如图，G0(s)=1/s；

设T=2S,(1)r(t)=1(t)