位置式PID算法
u(k)=Kp{e(k)+T/TI∑e(j)+TD/T[e(k)-e(k-1)]}+ u0
式中u0——控制量的基值,即k=0时的控制;u(k)——第k个采样时刻的控制; KP——比例放大系数;KI——积分放大系数;KD——微分放大系数;TS——采样周期。
上式是数字PID算法的非递推形式,称全量算法。算法中,为了求和,必须将系统偏差的全部过去值e(j)(j=1,2,3,... ,k)都存储起来。这种算法得出控制量的全量输出u(k),是控制量的绝对数值。在控制系统中,这种控制量确定了执行机构的位置,例如在阀门控制中,这种算法的输出对应了阀门的位置(开度)。所以,将这种算法称为“位置算法”。本文来自优&文*论~文'网,
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3.4 增量式PID算法
Δu(k)=u(k)-u(k-1)=Kp[e(k)-e(k-1)]+KIe(k)+KD[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]
上式为增量式PID算法。
对增量式PID算法归并后,得
其中已看不出是PID的表达式了,也看不出P、I、D作用的直接关系,只表示了各次误差量对控制作用的影响。从上式看出,数字增量式PID算法,只要贮存最近的三个误差采样值e(k)、e(k-1)、e(k-2)就足够了。
3.5 PID参数整定
数字PID控制器控制参数的选择,可按连续-时间PID参数整定方法进行。在选择数字PID参数之前,首先应该确定控制器结构。对允许有静差(或稳态误差)的系统,可以适当选择P或PD控制器,使稳态误差在允许的范围内。对必须消除稳态误差的系统,应选择包含积分控制的PI或PID控制器。一般来说,PI、PID和P控制器应用较多。对于有滞后的对象,往往都加入微分控制。
控制器结构确定后,即可开始选择参数。参数的选择,要根据受控对象的具体特性和对控制系统的性能要求进行。工程上,一般要求整个闭环系统是稳定的,对给定量的变化能迅速响应并平滑跟踪,超调量小;在不同干扰作用下,能保证被控量在给定值;当环境参数发生变化时,整个系统能保持稳定,等等。这些要求,对控制系统自身性能来说,有些是矛盾的。我们必须满足主要的方面的要求,兼顾其他方面,适当地折衷处理。
PID控制器的参数整定,可以不依赖于受控对象的数学模型。工程上,PID控制器的参数常常是通过实验来确定,通过试凑,或者通过实验经验公式来确定。
高中化学实验教学方法浅谈3.6 PID参数的预置与调整
(1) 比例增益 P
变频器的 PID 功能是利用目标信号和反馈信号的差值来调节输出频率的,一方面,我们希望目标信号和反馈信号无限接近,即差值很小,从而满足调节的精度:另一方面,我们又希望调节信号具有一定的幅度,以保证调节的灵敏度。解决这一矛盾的方法就是事先将差值信号进行放大。比例增益 P 就是用来设置差值信号的放大系数的。任何一种变频器的参数 P 都给出一个可设置的数值范围,一般在初次调试时, P 可按中间偏大值预置.或者暂时默认出厂值,待设备运转时再按实际情况细调。
(2) 积分时间
如上所述.比例增益 P 越大,调节灵敏度越高,但由于传动系统和控制电路都有惯性,调节结果达到最佳值时不能立即停止,导致“超调”,然后反过来调整,再次超调,形成振荡。为此引入积分环节 I ,其效果是,使经过比例增益 P 放大后的差值信号在积分时间内逐渐增大 ( 或减小 ) ,从而减缓其变化速度,防止振荡。但积分时间 I 太长,又会当反馈信号急剧变化时,被控物理量难以迅速恢复。因此,I 的取值与拖动系统的时间常数有关:拖动系统的时间常数较小时,积分时间应短些;拖动系统的时间常数较大时,积分时间应长些。 (3) 微分时间 D
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