【文档说明】计算机控制系统的控制规律课件.ppt，共(22)页，502.001 KB，由小橙橙上传

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下一页上一页计算机控制技术课件1３计算机控制系统的控制规律3.1数字PID控制3.1.1数字PID算式)1(dtdeTedtTeKudpkjkkdjikpkTeeTTeTeKu1

1}1{模拟PID算式数字PID算式下一页上一页计算机控制技术课件2３计算机控制系统的控制规律3.1.1数字PID算式数字PID算式的两种形式kjkkdjikpkTeeTTeTeKu11}1{位置式PID算式：增量式PID算式：)2()(211

kkkdkikkpkeeeKeKeeKu下一页上一页计算机控制技术课件3增量式PID算式的优点(1)机器故障时影响范围小；(2)手动－自动切换时冲击小；(3)计算相对简单。下一页上一页计算机控制技术课件4３计算机控制系统的控制规律

3.1.2PID参数的整定1)采样周期T的选择2)扩充临界比例度法整定Kp，Ti，Td0.1250.50.60.1PID临界比例度法0.830.45PI简化的扩充．．．．．．．．．．．．．．．．．．Td/TkTi/TkKp/KkT/Tk控制算式控制度扩充临界比例度法整定参数值简表采用

简化的扩充临界比例度法有下式成立：kTT1.0kiTT5.0kdTT125.0下一页上一页计算机控制技术课件5将T，Ti，Td代入增量式PID算式)25.15.345.2(21kkkpkeeeKu

)}2(){(211kkkdkikkpkeeeTTeTTeeKu得：下一页上一页计算机控制技术课件6３计算机控制系统的控制规律3.1.3PID控制算式的发展1)带死区（不灵敏区）的PID控制基本思想：在误差中人为地设置一个不灵敏区域，当误差小于不灵

敏区域时，保持原控制量不变，当误差等于或大于不灵敏区域时，计算、输出当前时刻控制量。0kkuu出BeBekk下一页上一页计算机控制技术课件7３计算机控制系统的控制规律3.1.3PID控制算式的发展2)积分分离的PID控制公式表示适用场合适用于有严重积分饱和的场合。如有滞后的

系统大幅升降设定值时等。)2()()2()(211211kkkdkikkpkkkdkkpkeeeKeKeeKeeeKeeKukkee下一页上一页计算机控制技术课件8３计算机控制系统的控制规律3.1.3PID控制算式的发展3)不完全微分的PID控制模

拟控制器中常用的三种不完全微分形式：)111()()sKTsTsTKsEsUdddip（)11(11()()sKTsTsTKsEsUdddip）（)11)(11()()sKTsTsTKsEsUddd

ip（（1）（2）（3）下一页上一页计算机控制技术课件9３计算机控制系统的控制规律3.1.3PID控制算式的发展4)微分先行的PID控制作用克服大幅度改变设定值时，设定值的变化引起微分项输出的急剧变化所造成的震荡现象。下一页上一页计算

机控制技术课件10３计算机控制系统的控制规律3.2复杂控制规律3.2.1串级控制系统结构串级控制系统结构图下一页上一页计算机控制技术课件11３计算机控制系统的控制规律3.2复杂控制系统3.2.1串级控制例：某炉温控制系统如下图所示。下一页上一页计算机控制技术课件1

2３计算机控制系统的控制规律3.2复杂控制系统3.2.2前馈控制基本思想根据扰动的大小进行补偿的开环控制。结构图前馈－串级控制系统结构图下一页上一页计算机控制技术课件133计算机控制系统的控制规律用途：主要用于对系统中的纯滞后部分进行补偿基本思想：在对象两侧并

联一个史密斯预估控制器（史密斯补偿器），使经补偿后的对象整体不含纯滞后部分。3.2复杂控制系统3.2.3史密斯（Smith)预估控制设含有纯滞后环节的对象传递函数为：()()spGsGse()()(

)sppGseGsGs1()()YsUs下一页上一页计算机控制技术课件14()()()sppGseGsGs整理得：()()(1)spGsGse计算机控制系统实现控制时，要将转换成差分方程（同理前馈补偿器传递函数也要转换成差分

方程）()Gs设对象传函为：()1pspKGseTs12()(1)(1)psppKGseTsTs或以一阶惯性环节加纯滞后环节为例()(1)1pspKGseTs下一页上一

页计算机控制技术课件15()(1)1pspKGseTs推导过程见P.40用增量之比近似表示微分差分方程微分方程L-1求其差分方程表示形式()Gs下一页上一页计算机控制技术课件16３计算机控

制系统的控制规律3.3数字PID控制器的工程实现数字PID控制器结构框图下一页上一页计算机控制技术课件17３计算机控制系统的控制规律3.3数字PID控制器的工程实现3.3.1设定值处理主要解决多级和串级计算机控制系统中设定值的选择设定值处理模块下一页上一页计算机控制技术课件18３

计算机控制系统的控制规律3.3数字PID控制器的工程实现3.3.2被控量处理主要实现对被控量的上下限越限报警和限制被控量的变化率被控量处理模块带死区的报警状态示意图下一页上一页计算机控制技术课件19３计算机控制系统的控制规律3.3数字PID控制

器的工程实现3.3.3偏差处理主要实现计算偏差，偏差报警，非线性特性处理和输入补偿四项功能偏差处理模块下一页上一页计算机控制技术课件20３计算机控制系统的控制规律3.3数字PID控制器的工程实现3.3.4PID计算PID计算

下一页上一页计算机控制技术课件21３计算机控制系统的控制规律3.3数字PID控制器的工程实现3.3.5控制量处理控制量处理下一页上一页计算机控制技术课件22３计算机控制系统的控制规律3.3数字PID控制器的工程实现3.3.6自动手动切换自动手动切换软手

动操作人员用手动的方式通过键盘或上位机给出控制量，而不是通过硬件设备给出控制量。