计算机控制技术_3ppt培训课件

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1、第四节数字PID控制算法的改进一、防止积分整量化误差的方法在微型计算机控制系统中，当采样周期T较小，而积分时间TD较大时，KIe(k)项很可能小于计算机的最低有效位，在运算时被计算机取整而舍掉，从而产生积分整量化误差。比如，八位机，最低有效数对应值则积分项为零。第四节数字PID控制算法的改进一、防止积分整量化误差的方法防止积分整量化误差的方法扩大计算机运算的字长，提高计算精度当积分项，积分项单独累加，直到产生溢出，溢出值作为积分项的偏差值去进行运算防止积分整量化误差的程序流程图第四节数字PID控制算法的改进二、积分饱和及其

2、防止方法积分饱和及其防止方法积分饱和的原因和影响在数字PID控制系统中，当系统开、停或大幅度变动给定值时，系统输出会出现较大的偏差，经过积分项累积后，可能使控制量即超过执行机构由机械或物理性能所决定的极限。实际控制量并不是计算值，而只能取影响控制效果，主要是积分项的存在，引起了PID运算的“饱和”，这种饱和称为“积分饱和”第四节数字PID控制算法的改进二、积分饱和及其防止方法积分饱和的影响增加了系统的调整时间和超调量第四节数字PID控制算法的改进二、积分饱和及其防止方法积分饱和及其防止方法积分饱和的防止方法减小积分饱和的关

3、键是不使积分项积累过大。常用的两种方法：积分分离法当偏差大于某个规定的门限值时，删除积分作用，只有当偏差‘较小时，方引入积分作用，控制量不易进入饱和区，即使进入了，因积分项积累较小，也能较快退出。遇限削弱积分法当控制量进入饱和区后，只执行削弱积分项的累加，而不进行增大积分项的累加第四节数字PID控制算法的改进二、积分饱和及其防止方法积分分离法PID位置式表达式：其算法框图第四节数字PID控制算法的改进二、积分饱和及其防止方法积分分离法其算法框图第四节数字PID控制算法的改进二、积分饱和及其防止方法遇限削弱积分法当控制量进入

4、饱和区后，只执行削弱积分项的累加，而不进行增大积分项的累加计算u(k)时，先判断u((k-1)是否超过限制范围，若则只累计负偏差；若就只累计正偏差。这种方法也可避免控制量长时间停留在饱和区。其算法框图第四节数字PID控制算法的改进二、积分饱和及其防止方法遇限削弱积分法其算法框图第四节数字PID控制算法的改进三、不完全微分的PID算法不完全微分的PID算法当有阶跃信号输入时，微分项输出急剧增加，容易引起调节过程的振荡，导致调节品质下降。不完全微分的PID算法基本思想：仿照模拟调节器的实际微分调节器，加入惯性环节。将过大的控制

5、输出分几次执行不完全微分的PID算法传递函数第四节数字PID控制算法的改进三、不完全微分的PID算法第四节数字PID控制算法的改进三、不完全微分的PID算法差分方程差分方程第四节数字PID控制算法的改进三、不完全微分的PID算法用一阶向后差分得到第四节数字PID控制算法的改进三、不完全微分的PID算法差分方程不完全微分的PID位置算式第四节数字PID控制算法的改进三、不完全微分的PID算法不完全微分的PID增量算式第四节数字PID控制算法的改进三、不完全微分的PID算法在单位阶跃信号作用下，完全微分与不完全微分输出特性的差

6、异第四节数字PID控制算法的改进四、纯滞后的补偿算法纯滞后的补偿算法在工业控制中，由于物料或能量传输的延迟，常常存在着纯滞后现象。例如一个用蒸汽控制水温的系统。蒸汽的变化要经过长度为某个定值的路程才反映出来。对象的滞后性质，会导致控制作用不及时，引起系统超调和震荡。使系统的稳定性降低对象的传递函数可以用一阶惯性环节加纯滞后环节来描述史密斯提出了一种纯滞后补偿的模型第四节数字PID控制算法的改进四、纯滞后的补偿算法史密斯纯滞后补偿原理与并接一补偿环节用来补偿被控对象中的纯滞后部分，这个环节称为预估器（预测器）第四节数字PID

7、控制算法的改进四、纯滞后的补偿算法史密斯纯滞后补偿原理第四节数字PID控制算法的改进四、纯滞后的补偿算法纯滞后补偿器的传递函数系统的闭环传递函数第四节数字PID控制算法的改进四、纯滞后的补偿算法一项在闭环控制回路之外，不影响系统的稳定性仅将控制作用在时间坐标上推迟了一个时间τ，控制系统的过渡过程及其他性能指标都与对象特性为的完全相同消除了纯滞后部分对控制系统的影响第四节数字PID控制算法的改进四、纯滞后的补偿算法带纯滞后补偿的数字控制器第四节数字PID控制算法的改进四、纯滞后的补偿算法史密斯预估器输出的计算l第四节数字PI

8、D控制算法的改进五、微分先行PID算法微分先行PID算法将微分运算放在前面有两种结构：一种是对输出量的微分它适用于给定量频繁升降的场合，可以避免升降给定值时所引起的超调量过大，阀门动作过分剧烈的振荡另一种是对偏差的微分对于给定值和偏差值都有微分作用，适用于串级控制的副控回路第四节数字PID控制算法的改进