·PID控制器 第九章PID控制器 91数字PD IPID控制的本质 是一个二阶线性控制器 定义:通过调整比例、积分和微分三项参数,使得大多数的工业控制系统获得良好的闭环控制性能 技术成熟 2.易被人们熟悉和掌握 3.不需要建立数学模型 4.控制效果好 5.鲁棒性 、标准数字PID算法 通常依据控制器输出与执行机构的对应关系,将基本数字PID算法分为位置式PID和増量式PID两种。 1.位置式PID控制算法 基本PID控制器的理想算式为 u(t)=Kpe(t)+Le(t ) dt+lddt 式中 l()—一控制器(也称调节器)的输出 e(—一控制器的输入(常常是设定值与被控量之差,即e=r(-c() K 控制器的比例放大系数 T1一一控制器的积分时间 一控制器的微分时间。 设uk为第k次采样时刻控制器的输出值,可得离散的PID算式 ()=Ee(k)+k∑e()+e(k)-e(k-1 式=22为积分系数 Kyla 为微分系数 由于计算机的输出u(k直接控制执行机构(如阀门),u(k)的值与执行机构的位置(如阀 门开度)一一对应,所以通常称式(2)为位置式PID控制算法。 位置式PID控制算法的缺点:当前采样时刻的输出与过去的各个状态有关,计算时要对 e(k)进行累加,运算量大;而且控制器的输出uk)对应的是执行机构的实际位置,如果计算机 出现故障,l(k)的大幅度变化会引起执行机构位置的大幅度变化。 2.增量式PID控制算法 增量式PID是指数字控制器的输出只是控制量的增量Δ(k)。采用增量式算法时,计算 机输出的控制量Δuk对应的是本次执行机构位置的增量,而不是对应执行机构的实际位置, 因此要求执行机构必须具有对控制量増量的累积功能,才能完成对被控对象的控制操作。执 行机构的累积功能可以采用硬件的方法实现;也可以采用软件来实现,如利用算式 (k)=(-1+△a(k)程序化来完成微机控制技术·第 9 章·PID 控制器 1 第九章 PID 控制器 9.1 数字 PID 1.1 PID 控制的本质 是一个二阶线性控制器 定义：通过调整比例、积分和微分三项参数，使得大多数的工业控制系统获得良好的闭环控制性能。 优点 1. 技术成熟 2. 易被人们熟悉和掌握 3. 不需要建立数学模型 4. 控制效果好 5. 鲁棒性 一、标准数字 PID 算法 通常依据控制器输出与执行机构的对应关系，将基本数字PID算法分为位置式PID和增量式PID两种。 1. 位置式 PID 控制算法 基本 PID 控制器的理想算式为 (1) 式中 u(t)——控制器(也称调节器)的输出； e(t)——控制器的输入（常常是设定值与被控量之差，即 e(t)=r(t)-c(t)）； Kp——控制器的比例放大系数； Ti ——控制器的积分时间； Td——控制器的微分时间。 设 u(k)为第 k 次采样时刻控制器的输出值，可得离散的 PID 算式 (2) 式中 ， 。 由于计算机的输出 u(k)直接控制执行机构（如阀门），u(k)的值与执行机构的位置（如阀 门开度）一一对应，所以通常称式(2)为位置式 PID 控制算法。 位置式 PID 控制算法的缺点：当前采样时刻的输出与过去的各个状态有关，计算时要对 e(k)进行累加，运算量大；而且控制器的输出 u(k)对应的是执行机构的实际位置，如果计算机 出现故障，u(k)的大幅度变化会引起执行机构位置的大幅度变化。 2. 增量式 PID 控制算法 增量式 PID 是指数字控制器的输出只是控制量的增量Δu(k)。采用增量式算法时，计算 机输出的控制量Δu(k)对应的是本次执行机构位置的增量，而不是对应执行机构的实际位置， 因此要求执行机构必须具有对控制量增量的累积功能，才能完成对被控对象的控制操作。执 行机构的累积功能可以采用硬件的方法实现；也可以采用软件来实现，如利用算式 程序化来完成