PDF《第五章 PID 控制算法控制算法》

二、选择采样周期的原则DD采样定理 最大采样周期

9 式中 为信号频率组分中最高频率分量.

三、选择采样周期应综合考虑的因素

1、给定值的变化频率 加到被控对象上的给定值变化频率越高, 采样频率应越高, 以使给定值的改变通过 采样迅速得到反映,而不致在随动控制中产生大的时延.

2、被控对象的特性 1) 考虑对象变化的缓急,若对象是慢速的热工或化工对象时,T 一般取得较大. 在对象变化较快的场合,T 应取得较小. 2) 考虑干扰的情况,从系统抗干扰的性能要求来看,要求采样周期短,使扰动 能迅速得到校正.

3、使用的算式和执行机构的类型 1) 采样周期太小,会使积分作用、微分作用不明显.同时,因受微机计算精度 的影响,当采样周期小到一定程度时,前后两次采样的差别反映不出来,使 调节作用因此而减弱. 2) 执行机构的动作惯性大,采样周期的选择要与之适应,否则执行机构来不及 反应数字控制器输出值的变化.

4、控制的回路数 要求控制的回路较多时, 相应的采样周期越长, 以使每个回路的调节算法都有足 够的时间来完成.控制的回路数 n 与采样周期 T 有如下关系: 式中,Tj 是第 j 个回路控制程序的执行时间. 表5-3-1 是常用被控量的经验采样周期.实践中,可按表中的数据为基础,通过试验 最后确定最合适的采样周期. 5.3.2 数字 PID 控制的参数选择

一、数字 PID 参数的原则要求和整定方法

1、原则要求: 被控过程是稳定的,能迅速和准确地跟踪给定值的变化,超调量小,在不同干扰下 系统输出应能保持在给定值, 操作变量不宜过大, 在系统与环境参数发生变化时控 制应保持稳定.显然,要同时满足上述各项要求是困难的,必须根据具体过程的要 求,满足主要方面,并兼顾其它方面.

2、PID 参数整定方法: 理论计算法DD依赖被控对象准确的数学模型(一般较难做到) 工程整定法DD不依赖被控对象准确的数学模型, 直接在控制系统中进行现场整定 (简单易行)

二、常用的简易工程整定法

1、扩充临界比例度法DD适用于有自平衡特性的被控对象 整定数字调节器参数的步骤是: (1)选择采样周期为被控对象纯滞后时间的十分之一以下. (2)去掉积分作用和微分作用,逐渐增大比例度系数 直至系统对阶跃输入的响

10 应达到临界振荡状态(稳定边缘), 记下此时的临界比例系数 及系统的临界振荡 周期 . (3)选择控制度. 通常,当控制度为 1.05 时.就可以认为 DDC 与模拟控制效果相当. (4)根据选定的控制度,查表 5-3-2 求得 T、KP、TI、TD 的值.

2、扩充响应曲线法DD适用于多容量自平衡系统 参数整定步骤如下: (1)让系统处于手动操作状态,将被调量调节到给定值附近,并使之稳定下来,然后突 然改变给定值,给对象一个阶跃输入信号. (2)用记录仪表记录被调量在阶跃输入下的整个变化过程曲线,如图 5-3-1 所示. (3)在曲线最大斜率处作切线,求得滞后时间τ,被控对象时间常数 Tτ以及它们的 比值 Tτ/τ. (4)由求得的τ、Tτ及Tτ/τ查表 5-3-3,即可求得数字调节器的有关参数 KP、TI、 TD 及采样周期 T.

3、归一参数整定法 令,,

.则增量型 PID 控制的公式简化为 改变 KP,观察控制效果,直到满意为止. 5.4 数字 PID 控制的工程实现

11 5.4.1 给定值和被控量处理