数字PID调节器.ppt

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1、模拟PID调节器模拟PID调节器的控制规律为：u(t)为调节器输出，e(t)为调节器误差输入，KP为调节器比例增益为调节器积分时间常数，为微分时间常数。比例作用PID控制器中比例调节器的作用是对于偏差做出瞬间快速反应。偏差一旦产生，调节器立即产生控制作用使控制量向着减小偏差的方向变化，控制作用的强、弱取决于比例系数Kp。增大Kp，将加快系统的响应速度，有利于减少静差。但过大的比例系数会使系统有较大的超调，并可能产生振荡，使稳定性变坏。积分作用积分调节器的作用是把偏差积累的结果，作为它的输出。在调节过程中，只要偏差存在，积分器的输出就会不

2、断增大，直到偏差e等于0，输出u才能维持某一常量，使系统趋于稳态。积分调节虽然可以消除静差,但会降低系统的响应速度，增加系统输出的超调。微分作用微分控制器的作用是阻止偏差的变化，偏差变化越快，微分调节器的输出也越大。因此微分作用的加入有助于减小超调，克服振荡，使系统趋于稳定。但微分环节对噪声有敏感的反应，所以在电机控制中，一般不加入微分环节，只采用PI调节器。数字PID调节器积分：微分：数字化表达式：增量式数字PID其中：增量式PID这就是增量型PID算法，它无累加计算，可以自动改善积分饱和影响，减小超调，缺点是积分截断误差大，有静差标

3、准PI调节存在的问题具有积分作用的PI调节器，只要被调量和给定值之间有误差，其输出就会不停的变化。由于某种原因，误差一时无法消除，调节器就要不停的校正这个误差，结果很容易造成积分饱和，严重时还会导致处理器溢出。因此实际应用中必须采取一定的改进措施避免出现积分饱和现象，如积分分离、遇限消弱积分、梯形积分、消除积分不灵敏区等PI调节器改进(1)遇限削弱积分遇限削弱积分法的基本思想是，当控制量进入饱和区后，只执行削弱积分项的累加，而不进行增加积分项的累加。在计算前，先判断是否超过限制范围。若已经达到了最大限定值,则只积累负误差；若已经达到了最

4、小限定值，则只积累正误差。这种方法可以避免控制量长时间停留在饱和区，从而改善控制系统的性能。PI调节器改进(2)积分分离法积分分离法的基本思想是当输入误差的绝对值大于某个门限值ε时，不做积分调节，只做比例调节，避免PI调节器深度饱和，同时有利于PI退饱和。当输入误差较小时，才引入积分作用，以消除静差。PI调节器改进(3)AntiwindupPI算法AntiwindupPI算法是八十年代提出的一种算法，其框图如图3.3所示。在对输出限幅后，对积分项进行补偿。当在最大限定值和最小限定值之间，等于补偿不起作用。当大于最大限定值，取正的限定值，

5、减去得到负值，削弱过大的正积分项。当小于最小限定值，取负的限定值，减去得到正值，补偿过大的负积分项。AntiwindupPI调节器