(60)--3.4.4 单回路控制系统—数字PID控制算法.ppt

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1、单击此处编辑母版标题样式过程控制工程“Process Control Engineering”第三章单回路控制系统数字PID控制算法单击此处编辑母版标题样式本节目录CONTENS1模拟PID算法的离散化2数字PID算法的改进单击此处编辑母版标题样式1.模拟PID算法的离散化(1)数字控制算法工作过程：设采样周期Ts，则每经过一个采样周期进行一次数据采样、控制运算和数据输出，在采样间隔内通过保持器使控制器输出予以保持。单击此处编辑母版标题样式1.模拟PID算法的离散化离散化方法：在采样周期相当短时，采用数值逼近的方法。利用求和代替积分，利用后向差分代替微分单击此处编辑母版标题样式1.模拟PID算

2、法的离散化(2)位置算法式中;阀门位置与控制输出一一对应，故称为位置算法；每次需要计算阀门绝对位置；控制输出需与数字式控制阀连接，或经D/A转换为模拟量，并需要保持电路使输出信号保持到下一采样时刻；需采用必要防积分饱和措施和进行手自动切换单击此处编辑母版标题样式1.模拟PID算法的离散化(3)增量算法每次在原计算阀位上计算增量，故称为增量算法；不需要积分累积计算，计算量少；偏差反向时，积分项立刻反向，不引起积分饱和问题；手自动切换方便，只需要在原手动输出基础上计算增量。单击此处编辑母版标题样式1.模拟PID算法的离散化(4)速度算法每次计算输出的变化速率，故称为速度算法;需要与积分式执行机构配

3、合使用;偏差反向时，积分项立刻反向，不引起积分饱和问题;手自动切换方便，只需要在原手动输出基础上计算增量。单击此处编辑母版标题样式P、I、D各自独立，不存在干扰系数的影响控制器参数的调整范围不受限制。引入采样时间TS，相当于引入纯时滞TS/2。因此，控制品质变差。用控制度描述其差异程度最小平方偏差积分性能指标最小平方偏差积分性能指标直接数字控制直接数字控制模拟连续控制模拟连续控制采样周期的大小影响数字控制系统的控制品质(5)数字PID算法的特点1.模拟PID算法的离散化单击此处编辑母版标题样式2.数字PID算法的改进(1)防止积分饱和的算法改进积分分离法式中，KL称为逻辑系数位置型PID算法改

4、写成为e(k)的门限值，其值的选取对克服积分饱和有重要影响单击此处编辑母版标题样式2.数字PID算法的改进遇限削弱积分法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，而不进行增大积分项的累加，避免控制量长期停留在饱和区。单击此处编辑母版标题样式2.数字PID算法的改进(2)微分算法改进在标准PID算法中，当有阶跃信号输入时，微分项输出急剧增加，控制系统很容易产生振荡，导致调节品质下降。为了既克服这一缺点，又使微分作用有效，可以采用不完全微分的PID算法。不完全微分法基本思想是，仿照模拟调节器的实际微分调节器，加入惯性环节，以克服完全微分的缺点。该算法的传递函数表达式为 式中，KD称为微分增益。单击此处编辑母版标题样式2.数字PID算法的改进微分先行法 微分先行PID算法是微分项的另外一种改进方式，有两种结构：l对输出量的微分l对偏差的微分单击此处编辑母版标题样式小结1、模模拟拟PID算法的离散化算法的离散化2、数字数字PID算法的改算法的改进进积分分离法遇限削弱积分法不完全微分法微分先行法离散化方法位置算法增量算法速度算法数字PID算法的特点单击此处编辑母版标题样式本小节结束本小节结束