1、第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)第第4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì) - 數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法- 數(shù)字?jǐn)?shù)字PIDPID控制器的設(shè)計(jì)控制器的設(shè)計(jì)- 數(shù)字?jǐn)?shù)字PIDPID控制器的改進(jìn)控制器的改進(jìn)- 數(shù)字?jǐn)?shù)字PIDPID控制器的參數(shù)整定控制器的參數(shù)整定第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法-在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)代替了傳統(tǒng)的模擬調(diào)節(jié)器，成為系統(tǒng)的數(shù)字控制器；-控制系統(tǒng)中的被控對象一般具有連續(xù)的特性，而計(jì)算機(jī)作為一種數(shù)字裝置，具有離散的特性，因此計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是一個(gè)既有連續(xù)部分，又有離散部

2、分的混合系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)D / A被控對象A / D輸入r(r)輸出c(t)第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的數(shù)字控制器通常采用兩種等效的設(shè)計(jì)方法：- 把計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)過適當(dāng)?shù)淖儞Q，變成純粹的離散系統(tǒng)，再用Z變換等工具進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，稱為離散化設(shè)計(jì)方法，也稱為直接設(shè)計(jì)方法；- 在一定的條件下，將計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)近似地看成是一個(gè)連續(xù)變化的模擬系統(tǒng)，用模擬系統(tǒng)的理論和方法進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，得到模擬控制器，然后再將模擬控制器進(jìn)行離散化，得到數(shù)字控制器，稱為連續(xù)化設(shè)計(jì)方法，也稱為模擬化設(shè)計(jì)方法；第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模

3、擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法連續(xù)化設(shè)計(jì)步驟- 設(shè)計(jì)假想的連續(xù)控制器D(s)：先給出模擬控制器的傳遞函數(shù)D(s)，并將它轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的微分方程；- 選擇采樣周期T：根據(jù)香農(nóng)采樣定理，選擇一個(gè)合適的采樣周期T；香農(nóng)采樣定理給出了從采樣信號恢復(fù)連續(xù)信號的最低采樣頻率，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，完成信號恢復(fù)功能一般由零階保持器H(s)實(shí)現(xiàn)；- 將D(s)離散化為D(z)：將微分方程中的導(dǎo)數(shù)用差分替換，使微分方程變成差分方程，用變換得到的差分方程近似微分方程；- 設(shè)計(jì)由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的控制算法；- 校驗(yàn)：使用數(shù)字仿真技術(shù)進(jìn)行閉環(huán)特性分析；第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方

4、法差分變換法- 對模擬控制器進(jìn)行離散化處理有多種方法，如差分變換法、零階保持器法、雙線性變換法等；其中差分變換法最為簡單常用；- 差分變換法就是在選擇一個(gè)合適的采樣周期T后，將微分方程中的導(dǎo)數(shù)用差分替換，用得到的差分方程近似微分方程；- 常用的差分變換方法有兩種：后向差分和前向差分；第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法差分變換法前向差分前向差分一階導(dǎo)數(shù)采用增量表示的近似式：二階導(dǎo)數(shù)采用增量表示的近似式：( )(1)( )du tu ku kdtT222( )(2)2 (1)( )du tu ku ku kdtT第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)

5、字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法差分變換法后向差分后向差分一階導(dǎo)數(shù)采用增量表示的近似式：( )(1)duu ku kdtT二階導(dǎo)數(shù)采用增量表示的近似式：222( )( )(1)( )(1)(1)(2)( )2 (1)(2)d u tu ku kdtTu ku ku ku kTTTu ku ku kT第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)11( )1D sT s化成微分方程為 ：由求慣性環(huán)節(jié)的差分方程。數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法差分變換法后向差分后向差分將 ( )du tdt用后向差分 ( )(1)u ku kT整理后得： 代替得： 有 第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化

6、設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)閉環(huán)傳遞函數(shù)：一階慣性系統(tǒng)第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方法差分變換法后向差分后向差分求環(huán)節(jié)的差分方程1( )(1)KD ss T S由 ( )( )( )U sD sE s有： 121(1) ( )( )( )( )( )s T sU sKE sT s U ssU sKE s化成微分方程為： 212( )( )( )d u tdu tTKe tdtdt用后向差分代替微分方程中的一階、二階導(dǎo)數(shù)得： 整理后得： 第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)二階系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)：第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬

7、化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器設(shè)計(jì)模擬PID控制器- PID控制=比例(Proportional)+積分(Integral)+微分(Differential)控制；- 模擬控制系統(tǒng)PID控制算法表達(dá)式：-模擬控制系統(tǒng)PID控制結(jié)構(gòu)圖：KPSTKIPKPTDS被控對象R(s)E(s)U(s)Y(s)第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器設(shè)計(jì)模擬PID控制器- 比例控制能迅速反映誤差，從而減小誤差，但比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，加大KP還會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定；- 積分控制的作用是只要系統(tǒng)存在誤差，積分控制作用就不斷積累，并且輸出控制量以消除誤差，因而

8、只要有足夠的時(shí)間，積分作用將能完全消除誤差，但是如果積分作用太強(qiáng)會(huì)使系統(tǒng)的超調(diào)量加大，甚至出現(xiàn)振蕩；- 微分控制可以減小超調(diào)量，克服振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，還能加快系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，減小調(diào)整時(shí)間，從而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，但在特定情況下，微分響應(yīng)過于靈敏，反而容易引起控制過程振蕩，降低調(diào)節(jié)品質(zhì)；第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器設(shè)計(jì)模擬PID控制器第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器設(shè)計(jì)模擬PID控制器第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器設(shè)計(jì)模擬PID控制器-對于一階慣性

9、對象，負(fù)荷變化不大，工藝要求不高，可采用比例控制。例如用于壓力、液位、串級副控回路等。-對于對于一階慣性與純滯后環(huán)節(jié)串聯(lián)的對象，負(fù)荷變化不大，要求控制精度高，可采用比例積分控制。例如用于壓力、流量、液位等的控制。-對于純滯后時(shí)間較大，負(fù)荷變化也較大，控制性能要求高的場合，可采用比例積分控制控制。例如用于過熱蒸氣溫度控制、pH值控制。-當(dāng)對象為高階(二階以上)慣性環(huán)節(jié)又有純滯后特性，負(fù)荷變化較大，控制性能要求也較高時(shí)，應(yīng)采用串級控制、前饋-反饋、前饋-串級或純滯后補(bǔ)償控制。例如用于原料口溫度的串級控制。第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制

10、器數(shù)字?jǐn)?shù)字PID位置式控制算法位置式控制算法為將 變換成差分方程，設(shè) u(t)u(kT) ，e(t)e(kT)，并分別記u(kT)、e(kT)為u(k)、e(k)，積分用累加求和近似得：微分用后向差分近似得：最終得離散PID表達(dá)式：其中T為采樣周期，e(k)為第k次采樣時(shí)刻偏差值e(kT)，e(k-1)為第k-1次采樣時(shí)刻偏差值01( )( ) ( )( )lpDIde tu tKe te t dtTTdt00( ) ( )( ) ( )(1)( )( )( ) ( )(1)kDpjIkpIDjTTu kKe ke je ke kTTu kK e kKe jKe ke k由于控制算法提供了執(zhí)行

11、機(jī)構(gòu)的位置u(k)，如閥門的開度等，所以稱為位置式PID控制算式。r(t)e(t)PID 位置算法調(diào)節(jié)閥被控對象y(t)第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器數(shù)字?jǐn)?shù)字PID增量式控制算法增量式控制算法增量式PID是對位置式PID取增量，使數(shù)字控制器輸出相鄰兩次采樣時(shí)刻所計(jì)算的位置值之差。r(t)e(t)PID增量算法步進(jìn)電機(jī)被控對象y(t)uu( )( )(1) ( )(1)( ) ( )2 (1)(2)DpIu ku ku kTTKe ke ke ke ke ke kTT為了編程方便可進(jìn)一步整理成如下形式： u(k)q0e(k)+q1

12、e(k-1)+q2e(k-2) 其中：0122(1);(1);DDDpppITTTTqKqKqKTTTT 如果控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)，在每個(gè)采樣周期，控制器輸出的控制量是相對于上次控制量的增加，此時(shí)控制器應(yīng)采用數(shù)字PID增量式控制算法第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器數(shù)字?jǐn)?shù)字PID增量式控制算法增量式控制算法利用增量型PID控制算法,也可以得出位置型PID控制算法，即：u(k)=u(k-1)+u(k)=u(k-1)+q0e(k)+q1e(k-1)+q2e(k-2)入 口調(diào)整參數(shù)e(k 2) e(k 1),e(k 1) e(k

13、)采樣，輸入 r(k)、 y(k)值計(jì)算偏差 e(k) r(k) y(k)計(jì)算u(k) q0e(k) q1e(k 1) q2e(k 2)保存,輸出 u(k)值返 回-增量式算法不需要做累加，控制量增量的確定僅與最近幾次偏差采樣值有關(guān)，計(jì)算誤差對控制量計(jì)算的影響較小。而位置式算法要用到過去偏差的累加值，容易產(chǎn)生較大的累加誤差；- 增量式算法得出的是控制量的增量，例如在閥門控制中，只輸出閥門開度的變化部分，誤動(dòng)作影響小，必要時(shí)還可通過邏輯判斷限制或禁止本次輸出，不會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的工作；- 采用增量式算法易于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)到自動(dòng)的無沖擊切換；第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)第第

14、4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器改進(jìn)積分項(xiàng)的改進(jìn)積分分離積分分離-在PID控制中，積分的作用是消除殘差；-當(dāng)有較大擾動(dòng)或大幅度改變給定值時(shí)，由于偏差較大，且有系統(tǒng)慣性和滯后的影響，在積分項(xiàng)作用下，容易產(chǎn)生較大的超調(diào)和長時(shí)間的波動(dòng)，特別是對變化緩慢的溫度等的過程；-當(dāng)偏差較大時(shí)，消除殘差已經(jīng)不重要，此時(shí)可取消積分作用，待偏差較小時(shí)再將積分作用投入；-積分分離法的基本思想是:當(dāng)偏差大于某個(gè)規(guī)定的門限值時(shí)，取消積分作用，從而使積分 不至于過大；只有當(dāng)e(k)較小時(shí)，才引入積分作用，以消除靜差。這樣控制量不易進(jìn)入飽和區(qū)，即使進(jìn)入了飽和區(qū)，也能較快退出，-積分分離

15、門限值應(yīng)根據(jù)具體對象及控制要求確定，太大則可能達(dá)不到積分分離的目的，太小則積分介入太少，不利殘差消除。0( )kje j第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器改進(jìn)積分項(xiàng)的改進(jìn)積分分離：算法積分分離：算法0( )( )( ) ( )(1)kpLIDjukKekKKe jK ekek1當(dāng)|e(k)|時(shí)，采用PID控制0當(dāng)|e(k)|時(shí)，采用PD控制KL= 為e(k)的門限值，其值的選取對克服積分飽和有重要影響，一般應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)整定采 樣 r(k)、 y(k)計(jì) 算 e(k) r(k) y(k)|e(k)|PID算 法PD算 法NY輸出u(k)積分分離PID控制P

16、ID控制y(t)r(t)Ot第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器改進(jìn)積分項(xiàng)的改進(jìn)抗積分飽和抗積分飽和-因長時(shí)間出現(xiàn)偏差或偏差較大，計(jì)算出的控制量有可能溢出，即控制量u(k)超出D/A轉(zhuǎn)換器所能接受的數(shù)值范圍，通常對應(yīng)的是執(zhí)行機(jī)構(gòu)已到極限位置；-如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)已到極限位置仍不能消除偏差，且由于積分作用PID運(yùn)算結(jié)果繼續(xù)向某一方向增大，這種情況稱為積分飽和；-當(dāng)控制量進(jìn)入飽和區(qū)后，只執(zhí)行削弱積分項(xiàng)的累加，而不進(jìn)行增大積分項(xiàng)的累加。即計(jì)算u(k)時(shí)，先判斷u(k-1)是否超過限制范圍，若已超過umax，則只累計(jì)負(fù)偏差；若小于umin，則只累計(jì)正偏差，由此可避免控

17、制量長期停留在飽和區(qū)；第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器改進(jìn)微分項(xiàng)的改進(jìn)不完全微分不完全微分PID控制控制在標(biāo)準(zhǔn)PID算法中，當(dāng)有階躍信號輸入時(shí)，微分項(xiàng)輸出急劇增加，一方面響應(yīng)靈敏的控制系統(tǒng)很容易產(chǎn)生振蕩，導(dǎo)致調(diào)節(jié)品質(zhì)下降；另一方面響應(yīng)欠靈敏的控制系統(tǒng)由于微分項(xiàng)作用時(shí)間太短而是輸出失真。為此可以采用不完全微分的PID算法，仿照模擬調(diào)節(jié)器中的實(shí)際微分調(diào)節(jié)器，加入慣性環(huán)節(jié)，克服完全微分的缺點(diǎn)。一階慣性環(huán)節(jié)Df(s)的傳遞函數(shù)為：由此可自行推導(dǎo)出不完全微分PID的控制算式。且第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器改進(jìn)微分

18、項(xiàng)的改進(jìn)不完全微分不完全微分PID控制控制由于完全微分對階躍信號會(huì)產(chǎn)生一個(gè)幅度很大的輸出信號，并且在一個(gè)周期內(nèi)急劇下降為零，信號變化劇烈，因而容易引起系統(tǒng)振蕩；而不完全微分的PID控制中，其微分作用按指數(shù)規(guī)律逐漸衰減到零，可以延續(xù)多個(gè)周期，因而系統(tǒng)變化比較緩慢，故不易引起振蕩。其延續(xù)時(shí)間的長短與KD的選取有關(guān)，KD愈大延續(xù)時(shí)間愈短， KD愈小延續(xù)時(shí)間愈長，一般KD取1030左右。從改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的角度看，不完全微分的PID算式控制效果更好。第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器改進(jìn)微分項(xiàng)的改進(jìn)微分先行微分先行PID控制控制將微分運(yùn)算放在前面，一般有兩種結(jié)

19、構(gòu)：-對輸出量的微分；(a)對偏差的微分)11 (sTKIPsTsTDD1 . 011R(s)U(s)C(s)(a) 對輸出量先行微分sTsTDD1 . 011)11 (sTKIPR(s)U(s)C(s)(b) 對偏差量先行微分結(jié)構(gòu)(a) 只對輸出量y(t)進(jìn)行微分，不對偏差e(t)微分，即對給定值r(t)無微分作用，適用于給定量頻繁升降的場合，可以避免升降給定值時(shí)給系統(tǒng)帶來的沖擊，如超調(diào)量過大，調(diào)節(jié)閥劇烈振蕩等；結(jié)構(gòu)(b)是對偏差值先行微分，它對給定值和偏差值都有微分作用，適用于串級控制的副控回路。因副控回路的給定值是由主控調(diào)節(jié)器給定的，也應(yīng)該對其作微分處理，因此在副控回路中應(yīng)該采用偏差微分

20、PID控制。第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器參數(shù)整定采樣周期T的選擇原則必須滿足采樣定理的要求；從控制系統(tǒng)的隨動(dòng)和抗干擾性能來看，T小些好。干擾頻率越高，采樣頻率最好也越高，以實(shí)現(xiàn)快速跟隨和快速抑制干擾；根據(jù)被控對象的特性，快速系統(tǒng)T應(yīng)取小些，反之T可取大些；根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作慣性大時(shí)，T應(yīng)取大些，否則執(zhí)行機(jī)構(gòu)來不及反應(yīng)控制器輸出值的變化；從計(jì)算機(jī)的工作量及每個(gè)調(diào)節(jié)回路的計(jì)算成本來看，T應(yīng)選大些；T大，對每一個(gè)控制回路的計(jì)算工作量相對減小，可以增加控制的回路數(shù)；從計(jì)算機(jī)能精確執(zhí)行控制算法來看，T應(yīng)選大些；因計(jì)算機(jī)字長有限，T過小，偏差

21、值e(k)可能很小，甚至為0，調(diào)節(jié)作用減弱，各微分、積分作用不明顯；第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器參數(shù)整定PID參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響以下示例為晶閘管直流單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，其轉(zhuǎn)速控制器為PID控制器。第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器參數(shù)整定PID參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響隨著Kp的增加，閉環(huán)系統(tǒng)的超調(diào)量增加，響應(yīng)速度加快，控制時(shí)間加長，穩(wěn)態(tài)誤差減小，但不能完全消除穩(wěn)態(tài)誤差。隨著Kp值的繼續(xù)增加，系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差或是系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。在本系統(tǒng)中，當(dāng)Kp =21時(shí)系統(tǒng)變?yōu)椴环€(wěn)定。結(jié)論：比例控制能迅速反映誤差，從而減小誤差

22、，但比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，加大Kp還會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器參數(shù)整定PID參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響隨著Ti的增加，閉環(huán)系統(tǒng)的超調(diào)量減小，響應(yīng)速度減慢； Ti太小系統(tǒng)將會(huì)變得不穩(wěn)定； Ti能完全消除系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的控制精度。結(jié)論：積分控制的作用是只要系統(tǒng)存在誤差，積分控制作用就不斷積累，并且輸出控制量以消除誤差，因而只要有足夠的時(shí)間，積分作用將能完全消除誤差，但是如果積分作用太強(qiáng)會(huì)使系統(tǒng)的超調(diào)量加大，甚至出現(xiàn)振蕩。Kp=1第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器參數(shù)整定PID參數(shù)對

23、系統(tǒng)性能的影響由于微分環(huán)節(jié)的作用，在曲線的起始上升階段出現(xiàn)一個(gè)尖銳的波峰，之后曲線也呈衰減振蕩；隨著Td的增加，系統(tǒng)的超調(diào)量增大，但經(jīng)曲線尖銳的起始上升階段后響應(yīng)速度減慢。結(jié)論：微分控制可以減小超調(diào)量，克服振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，還能加快系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，減小調(diào)整時(shí)間，從而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，但在特定情況下，微分響應(yīng)過于靈敏，反而容易引起控制過程振蕩，降低調(diào)節(jié)品質(zhì)；Kp=0.01Ti=0.01第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器參數(shù)整定PID參數(shù)整定- 擴(kuò)充臨界比例度法：以模擬調(diào)節(jié)器中使用的臨界比例度法為基礎(chǔ)的一種PID數(shù)字控制器參數(shù)的整定方法；-

24、擴(kuò)充響應(yīng)曲線法：已知系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性曲線時(shí)可以采用類似模擬調(diào)節(jié)器的響應(yīng)曲線法；- PID歸一參數(shù)整定法：一種簡化的擴(kuò)充臨界比例度整定法。由于只需整定一個(gè)參數(shù)，故稱為歸一參數(shù)整定法；- 湊試法：參考各參數(shù)對控制過程的影響趨勢，按先比例、后積分、再微分的順序?qū)?shù)進(jìn)行整定；第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器參數(shù)整定PID參數(shù)整定擴(kuò)充臨界比例度法擴(kuò)充臨界比例度法(臨界穩(wěn)定法臨界穩(wěn)定法)- 選擇合適的采樣周期T，控制器作純比例Kp控制；- 逐漸加大比例系數(shù)Kp，使系統(tǒng)出現(xiàn)臨界振蕩。由臨界振蕩過程求得相應(yīng)的臨界振蕩周期Ts并記錄臨界振蕩增益Ks。- 按下表選擇Kp

25、、Ti、Td。第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器參數(shù)整定PID參數(shù)整定擴(kuò)充響應(yīng)曲線法擴(kuò)充響應(yīng)曲線法(過渡過程響應(yīng)法過渡過程響應(yīng)法)若測得被控對象的階躍過渡過程響應(yīng)如附圖，則在曲線最大斜率處作切線，R表示最大斜率，L表示延遲時(shí)間，PID控制器參數(shù)可按附表選定。第第4 4章章 數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的模擬化設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器參數(shù)整定PID參數(shù)整定PID歸一參數(shù)整定法歸一參數(shù)整定法已知增量型PID控制的公式為：令T=0.1TK；TI=0.5TK；TD=0.125TK，式中TK為純比例作用下的臨界振蕩周期，則：u(k)=KP2.45e(k)-3.5e(k-1)+1.25e(k-2) 由此對四個(gè)參數(shù)的整定簡化成了對一個(gè)參數(shù)KP的整定，通過改變KP的值，觀察控制效果，直到滿意為止。 第第