第七章PID控制

1、第七章PID控制2e0 x0斜率Kpfxkxfep時(shí)，當(dāng)03xfeo2、不能在不同的工作狀況下調(diào)節(jié)到、不能在不同的工作狀況下調(diào)節(jié)到 e = 0例：水位調(diào)節(jié)，見右上圖例：水位調(diào)節(jié)，見右上圖 設(shè)：設(shè)：Kp=1, 暫設(shè)暫設(shè) X0=0 再假定：再假定：e的范圍為：的范圍為：-10100， X的有效范圍為的有效范圍為0100，對(duì)應(yīng)閥門的開度對(duì)應(yīng)閥門的開度0%100%，而開度又線性對(duì)應(yīng)輸入量，而開度又線性對(duì)應(yīng)輸入量Qin為為0100 ml/s下面分兩種狀態(tài)討論：下面分兩種狀態(tài)討論：QinP給給水水XeQoutHR4，達(dá)到了控制目的。此時(shí)也為動(dòng)態(tài)平衡，且將穩(wěn)定，時(shí)，直到：將增大，時(shí)，在：將減少，時(shí)，在：這時(shí)

2、：為此，可設(shè)總不能消除，但此時(shí)達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡穩(wěn)定，則：直到：還增大，則：某時(shí)刻：并增大將產(chǎn)生原0/10100/10100/10100,1010/10,1010/5, 55,0, 000eesmlQxeesmlQxeesmlQxexeesmlQxeesmlQxeeQxeinininininin5總不能消除這也是動(dòng)態(tài)平衡，但是穩(wěn)定，直到：將負(fù)增加，則：原10/0010/10100eesmlQinxeesmlQinxe可見，調(diào)整可見，調(diào)整x0只能達(dá)到在某種狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)平衡，且只能達(dá)到在某種狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)平衡，且e=0,而不能在不同狀態(tài)下調(diào)節(jié)到而不能在不同狀態(tài)下調(diào)節(jié)到e=0。并且若上例中。并且若上例中

3、e的負(fù)向的負(fù)向范圍為范圍為-5100cm時(shí)，取時(shí)，取x=10將導(dǎo)致水溢出，可見將導(dǎo)致水溢出，可見x0亦不亦不能任意取值能任意取值z(mì)讓讓x0隨隨Qout的變化而變化？的變化而變化？實(shí)際上，實(shí)際上，x0是在是在e=0時(shí)，控制器應(yīng)保持的基本輸出，該輸時(shí)，控制器應(yīng)保持的基本輸出，該輸出的大小僅取決于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特征，不能改變。出的大小僅取決于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特征，不能改變。60000:0:1xekxedtTkxTttxedtTiekxpptipiitp原比例部分記為：即：重點(diǎn)看積分項(xiàng)的工作，積分時(shí)間常數(shù)即控制器工作時(shí)間當(dāng)前時(shí)間，其中，積分功能：根據(jù)偏差大小及其存在時(shí)間決定輸出，偏差乘時(shí)積分功能：根據(jù)偏差大小及

4、其存在時(shí)間決定輸出，偏差乘時(shí)間積越大，輸出越大，與下圖面積成正比關(guān)系間積越大，輸出越大，與下圖面積成正比關(guān)系7et+xi-xiteoxp + xi f8例：水位調(diào)節(jié)例：水位調(diào)節(jié)QinP給給水水XeQoutHR增加存在，將使積分項(xiàng)繼續(xù)但由于此時(shí)不增則：直到某時(shí)刻時(shí)：還增加且某時(shí)刻：開始增加原開始工作時(shí)，410, 6, 4, 45, 3, 2, 20, 00, 010eeQxxeeQxxeeQxetQinipinipinout9穩(wěn)定最后直到：增加再后：減少再后：減少再后：開始減少，而：則在下一刻：eQxxeeQxxeeQxxeeQxxeeQxxeinipinipinipinipinip01, 01

5、, 0, 08, 01,-2,-221, 21, 0, 011, 9, 2, 201, 6, 44整個(gè)過程變化整個(gè)過程變化txi=10e=0e= -2e=0e= 4e= 2e= 201011三、比例三、比例+積分積分+微分控制微分控制(PID控制控制)dtdeTkxTxdtdeTedtTekxdpddtdip即：重點(diǎn)看微分項(xiàng)的工作，微分時(shí)間常數(shù)其中：,100以上即為經(jīng)典的連續(xù)以上即為經(jīng)典的連續(xù)PID控制算法。（附偏差變化曲線）控制算法。（附偏差變化曲線）12位置式稱之為置應(yīng)著執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作位的最后輸出量，直接對(duì)即為由于算式為：離散時(shí)間代表下標(biāo)：采樣周期其中，差分代替微分，即：并以求和代替積分，

6、即為：為：離散化后：PIDPIDxxeeTTeTTekxPIDkTtkTeedtdeeTedtxxxtxeeetekkjkkdjikpkkkkttkkkkk01112121 )(,T,.,)(.,.,)(113二、增量式二、增量式PID算式算式增量式，稱為表示本次輸出的增加量則：作：PIDxeeeTTeTTeekxxxxeeTTeTTekxkkkkdkikkpkkkkkkjdjikpk)2()()(21110211111如：步進(jìn)電機(jī)，動(dòng)作完成后能停止在最后狀態(tài)，執(zhí)行增量動(dòng)作如：步進(jìn)電機(jī)，動(dòng)作完成后能停止在最后狀態(tài)，執(zhí)行增量動(dòng)作14課堂練習(xí)：課堂練習(xí)： 試畫出當(dāng)偏差試畫出當(dāng)偏差e發(fā)生單位階躍變化時(shí)，數(shù)字發(fā)生單位階躍變化時(shí)，數(shù)字PID位置式位置式的影響曲線。要求分別畫出的影響曲線。要求分別畫出xp, xi,