积分环节:主要用于消除静差,提高系统的无差度。积分作用的强尽弱取决于积分时间常数Ti,Ti越大,积分作用越弱,反之则越强。
微分环节:反偏差信号的变化趋势(变化速率),并能在偏差信号变得太大之前,在系统中引入一个有效的早期修正信号,从而加快系统的动作速度,减少调节时间。[3]
2。2。3。2 数字PID参数的整定
PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多,概括起来有两大类:一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型,经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用,还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法,它主要依赖工程经验,直接在控制系统的试验中进行,且方法简单、易于掌握,在工程实际中被广泛采用。本设计采用PID归一整定法把对控制台三个参数(Kc、Ti、Td,)转换为一个参数 , 从而使问题明显简化。以达到控制器的特性与被控过程的特性相匹配,满足某种反映控制系统质量的性能指标。[4]
2。2。3。3采样周期选择的原则
(1)根据香农采样定理,系统采样频率的下限为fs=2fmax,此时系统可真实地恢复到原来的连续信号。
(2)从执行机构的特性要求来看,有时需要输出信号保持一定的宽度。采样周期必须大于这一时间。
(3)从控制系统的随动和抗干扰的性能来看,要求采样周期短些。
(4)从微机的工作量和每个调节回路的计算来看,一般要求采样周期大些。
(5)从计算机的精度看,过短的采样周期是不合适的。
(6)当系统滞后占主导地位时,应使滞后时间为采样周期的整数倍
下表2-2列出了几种常见的被测参数的采样周期T的经验选择数据。
表2-2 采样周期的经验数据表
被测参数 采用周期T(s) 备注
流量 1~5s 优先选用1s
压力 3~10s 优先选用5s
液位 6~8s
温度 15~20s 或纯滞后时间
2。2。3。4 PID参数对系统性能的影响
表2-3 PID参数对系统性能的影响
参数 图 作用 缺点文献综述
P 加快调节,减少稳态误差 稳定性下降,甚至造成系统的不稳定
I 因为有误差,积分调节就进行,直至无差。消除稳态误差,提高无差度。 加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI调节器或PID调节器。
D 反映系统偏差信号变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用。可以减少超调,减少调节时间。 微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,对系统抗干扰不利。微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规蓄料目结合,组成PD或PID控制。 STC89C52单片机温度控制系统设计+电路图和程序(4):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_198336.html