ID控制的Simulink仿真ppt課件

1、l5.1 PID控制概述l5.2 PID控制算法l5.3 PID控制器參數(shù)整定l5.4 本章小結(jié)l習(xí)題與思索l本章描畫PID控制的根本概念，引見PID控制算法以及PID參數(shù)整定等根底知識，并經(jīng)過大量的仿真實(shí)例講述PID參數(shù)整定。l經(jīng)過本章，讀者對PID控制的原理、算法能有較為全面的認(rèn)識，并熟練經(jīng)過仿真進(jìn)展PID參數(shù)整定。 在線性延續(xù)系統(tǒng)中，控制規(guī)律通常由以下三種情況組成：1比例控制：控制造用u與偏向e成比例關(guān)系；2積分控制：控制造用u為偏向e對時(shí)間的積分 成比例關(guān)系；3微分控制：控制造用u為偏向e對時(shí)間的導(dǎo)數(shù) 成比例關(guān)系；因此，控制造用u常用的表示方式為：式中的Kc是控制器的比例增益，Ti和T

2、d都具有時(shí)間量綱，分別稱為積分時(shí)間和微分時(shí)間。0dte tdedt PID控制器具有以下優(yōu)點(diǎn)：1原理簡單，運(yùn)用方便。2順應(yīng)性強(qiáng)。3魯棒性強(qiáng)，即其控制質(zhì)量對被控制對象特性的變化不太敏感。5.2.1 比例P控制純比例控制的作用和比例調(diào)理對系統(tǒng)性能的影響 PI控制的主要特點(diǎn)為：1PI控制器在與被控對象串聯(lián)銜接時(shí)，相當(dāng)于在系統(tǒng)中添加了一個(gè)位于原點(diǎn)的開環(huán)極點(diǎn)，同時(shí)也添加了一個(gè)位于s左半平面的開環(huán)零點(diǎn)。2位于原點(diǎn)的極點(diǎn)可以提高系統(tǒng)的型別，以消除或減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。3添加的負(fù)實(shí)部零點(diǎn)那么可減小系統(tǒng)的阻尼程度，緩和PI控制器極點(diǎn)對系統(tǒng)穩(wěn)定性及動(dòng)態(tài)過程產(chǎn)生的不利影響。4在實(shí)踐工程中，PI控

3、制器通常用來改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。PD控制造用舉例PID控制的主要特點(diǎn)為：1當(dāng)階躍輸入作用時(shí)，P作用是一直起作用的根本分量；I作用一開場不顯著，隨著時(shí)間逐漸加強(qiáng)；D作用與I作用相反，在前期作用強(qiáng)些，隨著時(shí)間逐漸減弱。2PI控制器與被控對象串聯(lián)銜接時(shí)，可以使系統(tǒng)的型別提高一級，而且還提供了兩個(gè)負(fù)實(shí)部的零點(diǎn)。3與PI控制器相比，PID控制器除了同樣具有提高系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能的優(yōu)點(diǎn)外，還多提供了一個(gè)負(fù)實(shí)部零點(diǎn)，因此在提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能方面具有更大的優(yōu)越性。4PID控制經(jīng)過積分作用消除誤差，而微分控制可減少超越量，加快反響，是綜合了PI控制與PD控制優(yōu)點(diǎn)并去除其短處的控制。5從頻域角度來看，PID控制是經(jīng)過積分

4、作用于系統(tǒng)的低頻段，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，而微分作用于系統(tǒng)的中頻段，以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。 PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：1實(shí)際計(jì)算整定法主要根據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過實(shí)際計(jì)算確定控制器參數(shù)。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接運(yùn)用，還必需經(jīng)過工程實(shí)踐進(jìn)展調(diào)整和修正。2工程整定方法主要有Ziegler-Nichols整定法、臨界比例度法、衰減曲線法。這三種方法各有特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，然后按照工程閱歷公式對控制器參數(shù)進(jìn)展整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需求在實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)中進(jìn)展最后調(diào)整與完善。工程整定法的根本特點(diǎn)是：不需求事先知道過程的數(shù)學(xué)模型，直接在過程控制

5、系統(tǒng)中進(jìn)展現(xiàn)場整定；方法簡單，計(jì)算簡便，易于掌握。 Ziegler-Nichols法根據(jù)給定對象的瞬態(tài)呼應(yīng)特性來確定PID控制器的參數(shù)。Ziegler-Nichols法首先經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，獲取控制對象單位階躍呼應(yīng) ： l按“先P后I最后D的操作程序，將求得的整定參數(shù)設(shè)置在調(diào)理器上，再察看運(yùn)轉(zhuǎn)曲線，假設(shè)不太理想，還可作適當(dāng)調(diào)整。l衰減曲線法的本卷須知：l1對于反響較快的控制系統(tǒng)，要認(rèn)定41衰減曲線和讀出Ts比較困難，此時(shí)，可以為記錄指針來回?cái)[動(dòng)兩次就到達(dá)穩(wěn)定是41衰減過程。l2在消費(fèi)過程中，負(fù)荷變化會(huì)影響過程特性。當(dāng)負(fù)荷變化較大時(shí)，必需重新整定調(diào)理器參數(shù)值。l3假設(shè)以為41衰減太慢，可采用101衰減過程。對于101衰減曲線法整定調(diào)理器參數(shù)的步驟與上述完全一樣，僅僅所用計(jì)算公式有些不同。 總結(jié)出幾條根本的PID參數(shù)整定規(guī)律：1增大比例系數(shù)普通將加快系統(tǒng)的呼應(yīng)，在有靜差的情況下有利于減小靜差，但是過大的比例系數(shù)會(huì)使系統(tǒng)有比較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。2增大積分時(shí)間有利于減小超調(diào)，減小振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性添加，但是系統(tǒng)靜差消除時(shí)間變長。3增大微分時(shí)間有利于加快系統(tǒng)的呼應(yīng)速度，使系統(tǒng)超調(diào)量減小，穩(wěn)定性添加，但系統(tǒng)對擾動(dòng)的抑制才干減弱。lPID控制是最經(jīng)典、