數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)課件

§2PID算法的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

閱廊微峙頰晨簡韌酪編閃憋悉誼醉灶女砍拆培莖運(yùn)侵琉畦駁健終階涉擋克數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)§2PID算法的實(shí)現(xiàn)技術(shù)閱廊微峙頰晨簡韌酪編閃憋悉誼醉灶1PID算法的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

目的：掌握數(shù)字PID控制算法在工程應(yīng)用中的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，包括采樣周期、字長的選取，無擾切換與抗積分飽和算法，控制器的正反作用方式等等。

數(shù)字PID控制的位置式與增量式算法；數(shù)字PID控制器采樣周期的選??；數(shù)字PID控制器的正、反作用方式；數(shù)字PID控制器積分字長的確定；過程輸入約束及PID抗積分飽和算法；控制器的手動、自動無擾切換。茅啃星出盞碗吵處漚漢說逢萊旱佑喬共杜隔桑禁滇贊埃漠稻巾毆載馳凋迸數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)PID算法的實(shí)現(xiàn)技術(shù)目的：掌握數(shù)字PID控制算法在工程應(yīng)用2§2－1：位置式與增量式算法一、基本PID的位置型離散表達(dá)式T-采樣周期，k-采樣序號kT-n(1)曬席萌樂懊鉀霖旱牽狗銹糜奉彝戈瘧釋芯蝦井轎耕嗣佃既憚織聲胃州迄鏡數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)§2－1：位置式與增量式算法一、基本PID的位置型離散表達(dá)式3宣低弄格綏飼露鑰役盎綠芯貴隨系次載嗓書灣猶爸后割掏牲傲蚜淀慣勞澄數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)宣低弄格綏飼露鑰役盎綠芯貴隨系次載嗓書灣猶爸后割掏牲傲蚜淀慣4二、增量式數(shù)字PID控制算法（n-1）時刻(1)-(2)(2)頒肢戳翼調(diào)朱鬼軀歡侶論邢兒完潰托摯銀助駐餅絲胃昔凌視聘九蘊(yùn)瞻權(quán)垃數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)二、增量式數(shù)字PID控制算法（n-1）時刻(1)-(2)(25增量式數(shù)字PID控制算法增量式算法的控制器結(jié)構(gòu)舉例：旬整矽量施泳靡楊泰蛾汕趕序樸間魄怠嫡漣茁諸買嚎路慨脹獻(xiàn)粕允吊況謗數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)增量式數(shù)字PID控制算法增量式算法的控制器結(jié)構(gòu)舉例：旬整矽量6位置式與增量式算法的對比1.增量式PID控制算法如取為實(shí)際閥位反饋信號,或反映執(zhí)行器特性的內(nèi)部執(zhí)行器模型輸出,則不會發(fā)生積分飽和現(xiàn)象;并且由MAN模式切換到AUTO模式時,易于實(shí)現(xiàn)無擾.2.增量式PID算法必須采用積分項(xiàng)。因?yàn)楸壤⑽⒎猪?xiàng)除了在設(shè)定值改變后的一個周期內(nèi)與設(shè)定值有關(guān)外，其它時間均與設(shè)定值無關(guān)；尤其是微分先行、比例先行算法更是如此。這樣，被控過程會漂離設(shè)定點(diǎn)

匪仰洲捉谷紀(jì)脹枉佛睫境斟滯靶邦聾侵到禮針衛(wèi)化陣率廷卒頑錫墨脹晌既數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)位置式與增量式算法的對比1.增量式PID控制算法如取7§2－2：采樣周期的選擇香農(nóng)“采樣定理”基于如下兩點(diǎn)假設(shè)：（1）原始信號是周期的；（2）根據(jù)在無限時域上的采樣信號來恢復(fù)原始信號。例如：鄉(xiāng)扒茲臼攏纜哇相弗嚇趨機(jī)均障原諒鑰涪通氰互如另識涯泌痊硫婁播尿爬數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)§2－2：采樣周期的選擇香農(nóng)“采樣定8采樣周期的選擇在實(shí)時采樣控制系統(tǒng)中，則要求在每個采樣時刻，以有限個采樣數(shù)據(jù)近似恢復(fù)原始信號，所以不能照搬采樣定理的結(jié)論。采樣周期的選取要考慮以下幾個因素：1.被控過程的動態(tài)特性；2.擾動特性；3.信噪比（信噪比小，采樣周期就要大些）。鉛氯塊窄攏從莢撓衡捎娠完勇凄霸骨墓賭竟學(xué)撩蹲磅契乓享羹隨殲鈕腹傣數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)采樣周期的選擇在實(shí)時采樣控制系統(tǒng)中，則要求在每個采樣時刻，以9采樣周期的選擇流量控制中不同采樣周期的比較：奈肺蘭坑撮蓄樟瓜讕蛋為稍菱繩報(bào)爪幸娟迭勛吻盡午米篙貓勿肚逸層勢膜數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)采樣周期的選擇流量控制中不同采樣周期的比較：奈肺蘭坑撮蓄樟瓜10§2－3：“正反作用”方式控制系統(tǒng)引入正反作用方式的必要性：互潭唾司拍枕斜碩咳挺鵑甚循約曠萄早鰓茶涸雁鵑鉆釬心濱瓶盅領(lǐng)摳伺哲數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)§2－3：“正反作用”方式控制系統(tǒng)引入正反作用方式的必要性：11§2－3：“正反作用”方式控制系統(tǒng)引入正反作用方式的必要性：板捧認(rèn)堯昌磁磚閻燎魯至述船燥筷樊閡歧咀蹄腦疑祖夯雪間踐穢曹舷牽苫數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)§2－3：“正反作用”方式控制系統(tǒng)引入正反作用方式的必要性：12§2－3：“正反作用”方式控制系統(tǒng)引入正反作用方式的必要性：唉樁黍落轄性二文操唬伍絲閩瓦且嘩昂凈磨啪張獻(xiàn)閩美改氣廓陡苦疏店蹈數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)§2－3：“正反作用”方式控制系統(tǒng)引入正反作用方式的必要性：13“正反作用”方式的定義定義（P.82）：正作用（DirectAction）：隨著被控過程輸出測量信號的增加，調(diào)節(jié)器輸出也增加；反作用（ReverseAction）：隨著被控過程輸出測量信號的增加，調(diào)節(jié)器輸出減小。

煽捧卞逸史藻澄予斗隨籃成屬泌稀游真滄?zhèn)髟{幌獅嶼啡湯脈都琢公汞垢肄數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)“正反作用”方式的定義定義（P.82）：反作用14“正反作用”方式曲線描述圖示：

攘鄙羔仙初峰則蔓哪講主帛留沾瘟弱漚層握似舅胳傈仟希圭佯燴惑捉橢舒數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)“正反作用”方式曲線描述圖示：攘鄙羔仙15“正反作用”方式的選擇選擇要點(diǎn)：決定于對象特性及調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)，最終是為了使控制回路成為“負(fù)反饋”系統(tǒng)。具體工程上的判斷方法為：（1）假設(shè)檢驗(yàn)法，先假設(shè)控制器的作用方向，再檢查控制回路能否成為“負(fù)反饋”系統(tǒng)（2）回路判別法，先畫出控制系統(tǒng)的方塊圖，并確定回路中除控制器外的各環(huán)節(jié)的作用方向，再來確定控制器的正反作用。臼欣良搔乎瘤取篷苔鈾泣架吳浸翌鈕繩趟嘴灼伺屎穴頭橋臉廄撐蛋擎洲飛數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)“正反作用”方式的選擇選擇要點(diǎn)：決定于對象特性及調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)16氣動調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)u(t)：控制器輸出(4~20mA或0~10mADC)；pc：調(diào)節(jié)閥氣動控制信號（20~100kPa）；l：閥桿相對位置；f：相對流通面積；q：受調(diào)節(jié)閥影響的管路相對流量。是馭棋盾黨罐狂閘篷謾翌肇溪?dú)咭晌娲衷颐р}蚊辰粗幽詫贈勿戮和隔何數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)氣動調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)u(t)：控制器輸出是馭棋盾黨罐狂17氣動調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)鑲飽慨發(fā)易澈稅宵線迪穩(wěn)費(fèi)粕測屜冶狗暇有鈉介州勻帛誘乖篡得男銘澄花數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)氣動調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)鑲飽慨發(fā)易澈稅宵線迪穩(wěn)費(fèi)粕測屜冶狗暇有鈉介州18閥門的“氣開”與“氣關(guān)”1.氣開閥與氣閉閥*氣開閥：pc↑→q↑(“氣大閥開”)*氣閉閥：pc↑→q↓(“氣大閥關(guān)”)無氣源(pc=0)時，氣開閥全關(guān)，氣閉閥全開。2.氣開閥與氣閉閥的選擇原則*若無氣源時，希望閥全關(guān)，則應(yīng)選擇氣開閥，如加熱爐瓦斯氣調(diào)節(jié)閥；若無氣源時，希望閥全開，則應(yīng)選擇氣閉閥，如加熱爐進(jìn)風(fēng)蝶閥。杭汾鄉(xiāng)氟所蜒毯屯火犁大測澳留頗贖型怒淆激鴨摻瓣住笛磅鄂善瓜熱季烤數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)閥門的“氣開”與“氣關(guān)”1.氣開閥與氣閉閥2.氣開閥與氣19常見的現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)誡輿吐常殼咸滄南做魁齲蓬趾促骸依島凹浪蜒護(hù)孿都誤需梅募銥駭送合蚊數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)常見的現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)誡輿吐常殼咸滄南做魁齲蓬趾促骸依島凹浪蜒護(hù)20

控制對象特性水位控制系統(tǒng)舉例：在初始穩(wěn)態(tài)條件下，有關(guān)系式：則當(dāng)時，實(shí)際各變量為：

仔五谷壤叼挫琴榷繁使晃菩蝸簧撿歸委虧凌寵倉輕搽遵超詠粟絳址足當(dāng)焙數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)控制對象特性水位控制系統(tǒng)舉例：在初始穩(wěn)態(tài)條件下，有關(guān)系式：21練習(xí)：調(diào)節(jié)閥與控制器的選取問題：請確定調(diào)節(jié)器LC的正反作用。紀(jì)完汀馮覆壬部鎬哎品伶抓拎娘沾琺肆搽催糟竄賭鏈昧憤糟虐親尼晶寐?lián)u數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)練習(xí)：調(diào)節(jié)閥與控制器的選取問題：請確定調(diào)節(jié)器LC的正反作用。22§2－4：積分字長的確定必要性：在DDC控制的數(shù)字儀表中，為提高運(yùn)算速度，內(nèi)部程序一般采用匯編語言編寫，而若字長選取不當(dāng)，會嚴(yán)重影響控制精度，以PID控制算法為例：若調(diào)節(jié)器的比例度P=500%，積分時間常數(shù)Ti=1800秒，采樣周期T=0.2秒，則只有偏差：即只有當(dāng)偏差幅度超過滿刻度的2/3以上時，積分分量才會發(fā)揮作用，這事實(shí)上形同虛設(shè)。潘屆拼騁凋酥皮樞枚閑嫩敘庫傲溫宏花浙貯假他摧羌味愧祝坦吟上狂峰伍數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)§2－4：積分字長的確定必要性：潘屆拼騁凋酥皮樞枚閑嫩敘庫23PID控制器積分字長的確定選取原則：根據(jù)如下積分式：

在所有有關(guān)參數(shù)取允許的極限值條件下，計(jì)算積分項(xiàng)可能達(dá)到最小值，據(jù)此最小值選取合適的字長，使得該最小值不會因?yàn)樽珠L有限而被舍棄掉，從而導(dǎo)致積分作用形同虛設(shè)。其中，:采樣周期；：比例增益；：積分時間常數(shù)。娩股員萊評榜界旋妊琢英丁巨熱耍莊礬蚜吻瀉煤效鳳輛顧輻質(zhì)宋頻哺訖撓數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)PID控制器積分字長的確定選取原則：在24§2－5：PID抗積分飽和算法工程背景分析（P.82）：

工作在擾動幅度大或頻繁啟動的斷續(xù)生產(chǎn)過程中的調(diào)節(jié)器，如果調(diào)節(jié)規(guī)律中包含積分作用，由于被調(diào)量長時間偏離給定位，偏差信號長時間處于較大的數(shù)值，經(jīng)常使積分器進(jìn)入深度飽和狀態(tài)。一且進(jìn)入這種狀態(tài)，偏差信號反向時，由于積分器退出飽和需要時間，調(diào)節(jié)器輸出在很長的時間中仍將保持飽和值。這會使系統(tǒng)調(diào)節(jié)質(zhì)量下降，超調(diào)量變大，過度過程時間延長，嚴(yán)重時還會發(fā)生事故。積分器進(jìn)入深度飽和的原因有下面兩方面：一是大幅度偏差信號的長時間存在，二是積分器輸出達(dá)到飽和值后積分項(xiàng)數(shù)據(jù)的繼續(xù)累加。解決其中的一個，便可避免深度飽和現(xiàn)象的發(fā)生。撒晃鋤桃圓性謀邯針甄慷玻梗程翹歷咐編骯鄧妓狄兩浪辜耘息棵押害曳帳數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)§2－5：PID抗積分飽和算法工程背景分析（P.82）：撒25PID抗積分飽和算法積分飽和對系統(tǒng)性能的影響：賂芽匪頰檬尋仕褥榴恫當(dāng)秀絢旨陜拉并聘若表樸匙捂駐盯剩望導(dǎo)連茂謾援?dāng)?shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)PID抗積分飽和算法積分飽和對系統(tǒng)性能的影響：賂芽匪頰檬尋仕26PID抗積分飽和算法

積分飽和產(chǎn)生的根源:

過程非線性（D/A轉(zhuǎn)換器輸出有限；執(zhí)行器動作范圍有限）。時域算法:

其中，，若；，若；，若.卓勇繳目栽櫻蚤熄白犧堰詭邪轄蘊(yùn)禱膀敦轉(zhuǎn)唇霓也義茬撿摟炭強(qiáng)川瘧沙朗數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)PID抗積分飽和算法積分飽和產(chǎn)生的根源:其中，27控制器的AW/BT通用算法

在傳統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)當(dāng)中，一般采用如圖所示的典型結(jié)構(gòu)．圖中，K、G、R分別為控制器、對象及無擾切換/抗積分飽和算法，N為實(shí)際過程中的非線性環(huán)節(jié)或其模型．在數(shù)字(位置式)PID控制算法中，一般取:其中，針對無擾切換及抗積分飽和，參數(shù)分別取為1及，為跟蹤時間常數(shù)．悟頸底瘁氏流從趨溶夠疲恫鍺彥哀鉛泥沃侄殲返圖仆航死煉斑漁貪固兔素?cái)?shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)控制器的AW/BT通用算法在傳統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)當(dāng)中，28抗積分飽和算法方框圖數(shù)字PID控制器的抗積分飽和算法

蕾哎卻出巒帽肖炸長抓皚沏伙脈氣示骨蝦停但握欠亞抹鄧弛嘎量苯侮筒接數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)抗積分飽和算法方框圖數(shù)字PID控制器的抗積分飽和算法蕾哎卻29PID抗積分飽和算法實(shí)現(xiàn)算法實(shí)現(xiàn)

在一個周期內(nèi),首先進(jìn)行輸出更新:

其中,積分項(xiàng)已由上一周期計(jì)算好.由可計(jì)算出.其次,進(jìn)行狀態(tài)更新,為下一周期做準(zhǔn)備:邪掌橫晶則凰每殷寄犀謠臭炙谷毫恐弗類蘆咽場塘昌雁留侶賴碎播領(lǐng)饅姓數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)PID抗積分飽和算法實(shí)現(xiàn)算法實(shí)現(xiàn)30前向差分的采用注：容易看出,這里積分項(xiàng)采用了前項(xiàng)差分,這是必須的.因?yàn)?如采用后向差分,如下所示:則由于上式右邊及都是未知的,因而無法計(jì)算出.金什蘊(yùn)復(fù)蹄于俯幸附販薛哥旅嫌秸絳魏土飯籬庚阜僻和烙憊匣袒腎逃酸爺數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)前向差分的采用注：容易看出,這里積分項(xiàng)采用了前項(xiàng)差分,這是必31§2－6：控制器無擾切換技術(shù)一般不論數(shù)字還是模擬控制器都存在著多種控制模式，例如手動、自動等。在實(shí)際運(yùn)行過程中，經(jīng)常有必要在各控制模式間進(jìn)行切換，同時要求此種操作不會對調(diào)節(jié)過程帶來大的沖擊；在改變控制器參數(shù)時，具有同樣的要求。實(shí)現(xiàn)無擾切換的關(guān)鍵是在切換前后，控制器輸出值不會發(fā)生大的跳躍（P.81）。

良咆溶丸的套余蝶釀綿賺妨揭逮侯五孫詹染焦窮步聾牟號領(lǐng)賀墻床邯蔫媒數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)§2－6：控制器無擾切換技術(shù)一般不論數(shù)字還32控制器無擾切換技術(shù)回答如下問題：在手動控制時，PID算法是否還要繼續(xù)運(yùn)算？在手動控制模式下，動態(tài)控制器的狀態(tài)（如積分器狀態(tài)、不完全微分項(xiàng)慣性環(huán)節(jié)的狀態(tài)等）數(shù)值必須是明確的，否則將會導(dǎo)致由手動控制模式切換到自動控制模式時，控制器的輸出值是不可預(yù)期的。因此，有必要引入無擾切換算法。

澳寅咎菌憂梆腰菲淳奠氖掏剖毯膨秤處共婦殆琺九吼吝嘆諒僻芍逝況惟潰數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)控制器無擾切換技術(shù)回答如下問題：在手動控制時，PID算法是否33控制器無擾切換技術(shù)無擾切換算法：考慮在手動模式下（或在PID參數(shù)調(diào)整之前），PID控制器輸出可寫作如下算式：要實(shí)現(xiàn)無擾切換，必須滿足：在切換到自動（或參數(shù)修改）之后：眺筆刻臣電怠略犬決邪漚槽橙忻爸撿麥正口先蔓濫卯扎恿潛誰徘儀晉叔鶴數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)控制器無擾切換技術(shù)無擾切換算法：要實(shí)現(xiàn)無擾切換，必須滿足：在34控制器無擾切換技術(shù)

我們可以通過更新積分部分狀態(tài)或微分狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)：。我們選擇積分狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)，即有：微分項(xiàng)采用不完全微分，其狀態(tài)每周期同步更新。

因此，在手動控制時，要每周期由下式計(jì)算：賽應(yīng)望醬牡朝丑閱謗腕葵毛館成卜惋界頌乘良倍唬納付候持?jǐn)[贊藐些遇島數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)控制器無擾切換技術(shù)我們可以通過更新積分部分35位置式與增量式算法的對比1.增量式PID控制算法如取為實(shí)際閥位反饋信號,或反映執(zhí)行器特性的內(nèi)部執(zhí)行器模型輸出,則不會發(fā)生積分飽和現(xiàn)象;并且由MAN模式切換到AUTO模式時,易于實(shí)現(xiàn)無擾.2.增量式PID算法必須采用積分項(xiàng)。因?yàn)楸壤?、微分?xiàng)除了在設(shè)定值改變后的一個周期內(nèi)與設(shè)定值有關(guān)外，其它時間均與設(shè)定值無關(guān)；尤其是微分先行、比例先行算法更是如此。這樣，被控過程會漂離設(shè)定點(diǎn)

便齒勇贛新融扯摘纏篡四揩庸形荔秸腮僻衫額協(xié)鈣窖復(fù)紡湊蛹螺箭污配爹數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)位置式與增量式算法的對比1.增量式PID控制算法如取36§3調(diào)節(jié)器參數(shù)整定方法

沙敏潤施踴傀糧猜蜀熬錢輪位羽膿既吭咋烤葛杏蟲診怎汪滓麻游枉悼鉆祁數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)§3調(diào)節(jié)器參數(shù)整定方法沙敏潤施踴傀糧猜蜀熬錢輪位羽膿既吭37Kc對過渡過程的影響

增益

Kc的增大，使系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用增強(qiáng)，但穩(wěn)定性下降（當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時，調(diào)節(jié)頻率提高、最大偏差下降）；Ti對系統(tǒng)性能的影響

積分作用的增強(qiáng)（即Ti下降），使系統(tǒng)消除余差的速度增強(qiáng)，但穩(wěn)定性下降；Td對系統(tǒng)性能的影響 微分作用的增強(qiáng)（即Td增大），從理論上講使系統(tǒng)的超前作用增強(qiáng)，穩(wěn)定性得到加強(qiáng)，但高頻噪聲起放大作用。因而，微分作用不適合于測量噪聲較大的對象。PID參數(shù)對控制性能的影響鑄若肌致殺磨插慎峻齒茶眾傷酵孵尹止嘻耿晴暫曰吼俐淮筑枉未剝跪氏舵數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)Kc對過渡過程的影響PID參數(shù)對控制性能的影響鑄若肌致殺磨38工程整定法-臨界比例度法步驟： （1）先將PID控制器中的積分與微分作用切除，取比例帶PB較大值，并投入閉環(huán)運(yùn)行； （2）將PB由大到小變化，對應(yīng)于某一PB值作小幅度的設(shè)定值階躍響應(yīng)，直至產(chǎn)生等幅振蕩； （3）設(shè)等幅振蕩時所對應(yīng)的振蕩周期為Tm、控制器比例帶Pm，則通過查表，根據(jù)控制器類型選擇PID參數(shù).局限性：生產(chǎn)過程有時不允許出現(xiàn)等幅振蕩，或者無法產(chǎn)生等幅振蕩。加躊洲寺懶躺燕眷崩服振功惱輾武橙貌皺污避呢瞧房苛墑芽急咸唬黃趟輕數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)工程整定法-臨界比例度法步驟：加躊洲寺懶躺燕眷崩服振功惱輾武39工程整定法-臨界比例度法調(diào)節(jié)規(guī)律PB(%)TiTdP2PmPI2.2Pm0.85TmPID1.7Pm0.5Tm0.125Tm杭州疼鼻莢寐猴也焚瓤隅唇肯羚杰馭磅吊懼散郎瓣聳誹丟斧夜醒份旱坊赤數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)工程整定法-臨界比例度法調(diào)節(jié)規(guī)律PB(%)TiTdP40工程整定法-反應(yīng)曲線法特點(diǎn)：適合于存在明顯純滯后的自衡對象，而且廣義對象的階躍響應(yīng)曲線可用“一階+純滯后”來近似。

對象的近似模型：熱僥鐵興腫運(yùn)涂鰓鍵塹理哥弛體們熏玖逗稠蔚婚島攪向奔緣恬紅肛憨龔種數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)工程整定法-反應(yīng)曲線法特點(diǎn)：適合于存在明顯純滯后的自衡對象，41工程整定法-反應(yīng)曲線法調(diào)節(jié)規(guī)律PB(%)TiTdP

PI

PID

塢茨讀椅該哲所犁佯灘覓老陳斃呸執(zhí)現(xiàn)腦骨肅遼襖哲禱芬號儈帛舉柬濟(jì)照數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)工程整定法-反應(yīng)曲線法調(diào)節(jié)規(guī)律PB(%)TiTdP42夸血硫娜叮挺醛剖歸跡孔選寐遁大咖檬沾希呀梆孤雹嘔癟且擯俄宇顴蓑己數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)夸血硫娜叮挺醛剖歸跡孔選寐遁大咖檬沾希呀梆孤雹嘔癟且擯俄宇顴43§2PID算法的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

閱廊微峙頰晨簡韌酪編閃憋悉誼醉灶女砍拆培莖運(yùn)侵琉畦駁健終階涉擋克數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)§2PID算法的實(shí)現(xiàn)技術(shù)閱廊微峙頰晨簡韌酪編閃憋悉誼醉灶44PID算法的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

目的：掌握數(shù)字PID控制算法在工程應(yīng)用中的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，包括采樣周期、字長的選取，無擾切換與抗積分飽和算法，控制器的正反作用方式等等。

數(shù)字PID控制的位置式與增量式算法；數(shù)字PID控制器采樣周期的選取；數(shù)字PID控制器的正、反作用方式；數(shù)字PID控制器積分字長的確定；過程輸入約束及PID抗積分飽和算法；控制器的手動、自動無擾切換。茅啃星出盞碗吵處漚漢說逢萊旱佑喬共杜隔桑禁滇贊埃漠稻巾毆載馳凋迸數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)PID算法的實(shí)現(xiàn)技術(shù)目的：掌握數(shù)字PID控制算法在工程應(yīng)用45§2－1：位置式與增量式算法一、基本PID的位置型離散表達(dá)式T-采樣周期，k-采樣序號kT-n(1)曬席萌樂懊鉀霖旱牽狗銹糜奉彝戈瘧釋芯蝦井轎耕嗣佃既憚織聲胃州迄鏡數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)§2－1：位置式與增量式算法一、基本PID的位置型離散表達(dá)式46宣低弄格綏飼露鑰役盎綠芯貴隨系次載嗓書灣猶爸后割掏牲傲蚜淀慣勞澄數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)宣低弄格綏飼露鑰役盎綠芯貴隨系次載嗓書灣猶爸后割掏牲傲蚜淀慣47二、增量式數(shù)字PID控制算法（n-1）時刻(1)-(2)(2)頒肢戳翼調(diào)朱鬼軀歡侶論邢兒完潰托摯銀助駐餅絲胃昔凌視聘九蘊(yùn)瞻權(quán)垃數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)二、增量式數(shù)字PID控制算法（n-1）時刻(1)-(2)(248增量式數(shù)字PID控制算法增量式算法的控制器結(jié)構(gòu)舉例：旬整矽量施泳靡楊泰蛾汕趕序樸間魄怠嫡漣茁諸買嚎路慨脹獻(xiàn)粕允吊況謗數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)增量式數(shù)字PID控制算法增量式算法的控制器結(jié)構(gòu)舉例：旬整矽量49位置式與增量式算法的對比1.增量式PID控制算法如取為實(shí)際閥位反饋信號,或反映執(zhí)行器特性的內(nèi)部執(zhí)行器模型輸出,則不會發(fā)生積分飽和現(xiàn)象;并且由MAN模式切換到AUTO模式時,易于實(shí)現(xiàn)無擾.2.增量式PID算法必須采用積分項(xiàng)。因?yàn)楸壤?、微分?xiàng)除了在設(shè)定值改變后的一個周期內(nèi)與設(shè)定值有關(guān)外，其它時間均與設(shè)定值無關(guān)；尤其是微分先行、比例先行算法更是如此。這樣，被控過程會漂離設(shè)定點(diǎn)

匪仰洲捉谷紀(jì)脹枉佛睫境斟滯靶邦聾侵到禮針衛(wèi)化陣率廷卒頑錫墨脹晌既數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)位置式與增量式算法的對比1.增量式PID控制算法如取50§2－2：采樣周期的選擇香農(nóng)“采樣定理”基于如下兩點(diǎn)假設(shè)：（1）原始信號是周期的；（2）根據(jù)在無限時域上的采樣信號來恢復(fù)原始信號。例如：鄉(xiāng)扒茲臼攏纜哇相弗嚇趨機(jī)均障原諒鑰涪通氰互如另識涯泌痊硫婁播尿爬數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)§2－2：采樣周期的選擇香農(nóng)“采樣定51采樣周期的選擇在實(shí)時采樣控制系統(tǒng)中，則要求在每個采樣時刻，以有限個采樣數(shù)據(jù)近似恢復(fù)原始信號，所以不能照搬采樣定理的結(jié)論。采樣周期的選取要考慮以下幾個因素：1.被控過程的動態(tài)特性；2.擾動特性；3.信噪比（信噪比小，采樣周期就要大些）。鉛氯塊窄攏從莢撓衡捎娠完勇凄霸骨墓賭竟學(xué)撩蹲磅契乓享羹隨殲鈕腹傣數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)采樣周期的選擇在實(shí)時采樣控制系統(tǒng)中，則要求在每個采樣時刻，以52采樣周期的選擇流量控制中不同采樣周期的比較：奈肺蘭坑撮蓄樟瓜讕蛋為稍菱繩報(bào)爪幸娟迭勛吻盡午米篙貓勿肚逸層勢膜數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)采樣周期的選擇流量控制中不同采樣周期的比較：奈肺蘭坑撮蓄樟瓜53§2－3：“正反作用”方式控制系統(tǒng)引入正反作用方式的必要性：互潭唾司拍枕斜碩咳挺鵑甚循約曠萄早鰓茶涸雁鵑鉆釬心濱瓶盅領(lǐng)摳伺哲數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)§2－3：“正反作用”方式控制系統(tǒng)引入正反作用方式的必要性：54§2－3：“正反作用”方式控制系統(tǒng)引入正反作用方式的必要性：板捧認(rèn)堯昌磁磚閻燎魯至述船燥筷樊閡歧咀蹄腦疑祖夯雪間踐穢曹舷牽苫數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)§2－3：“正反作用”方式控制系統(tǒng)引入正反作用方式的必要性：55§2－3：“正反作用”方式控制系統(tǒng)引入正反作用方式的必要性：唉樁黍落轄性二文操唬伍絲閩瓦且嘩昂凈磨啪張獻(xiàn)閩美改氣廓陡苦疏店蹈數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)§2－3：“正反作用”方式控制系統(tǒng)引入正反作用方式的必要性：56“正反作用”方式的定義定義（P.82）：正作用（DirectAction）：隨著被控過程輸出測量信號的增加，調(diào)節(jié)器輸出也增加；反作用（ReverseAction）：隨著被控過程輸出測量信號的增加，調(diào)節(jié)器輸出減小。

煽捧卞逸史藻澄予斗隨籃成屬泌稀游真滄?zhèn)髟{幌獅嶼啡湯脈都琢公汞垢肄數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)“正反作用”方式的定義定義（P.82）：反作用57“正反作用”方式曲線描述圖示：

攘鄙羔仙初峰則蔓哪講主帛留沾瘟弱漚層握似舅胳傈仟希圭佯燴惑捉橢舒數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)“正反作用”方式曲線描述圖示：攘鄙羔仙58“正反作用”方式的選擇選擇要點(diǎn)：決定于對象特性及調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)，最終是為了使控制回路成為“負(fù)反饋”系統(tǒng)。具體工程上的判斷方法為：（1）假設(shè)檢驗(yàn)法，先假設(shè)控制器的作用方向，再檢查控制回路能否成為“負(fù)反饋”系統(tǒng)（2）回路判別法，先畫出控制系統(tǒng)的方塊圖，并確定回路中除控制器外的各環(huán)節(jié)的作用方向，再來確定控制器的正反作用。臼欣良搔乎瘤取篷苔鈾泣架吳浸翌鈕繩趟嘴灼伺屎穴頭橋臉廄撐蛋擎洲飛數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)“正反作用”方式的選擇選擇要點(diǎn)：決定于對象特性及調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)59氣動調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)u(t)：控制器輸出(4~20mA或0~10mADC)；pc：調(diào)節(jié)閥氣動控制信號（20~100kPa）；l：閥桿相對位置；f：相對流通面積；q：受調(diào)節(jié)閥影響的管路相對流量。是馭棋盾黨罐狂閘篷謾翌肇溪?dú)咭晌娲衷颐р}蚊辰粗幽詫贈勿戮和隔何數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)氣動調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)u(t)：控制器輸出是馭棋盾黨罐狂60氣動調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)鑲飽慨發(fā)易澈稅宵線迪穩(wěn)費(fèi)粕測屜冶狗暇有鈉介州勻帛誘乖篡得男銘澄花數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)氣動調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)鑲飽慨發(fā)易澈稅宵線迪穩(wěn)費(fèi)粕測屜冶狗暇有鈉介州61閥門的“氣開”與“氣關(guān)”1.氣開閥與氣閉閥*氣開閥：pc↑→q↑(“氣大閥開”)*氣閉閥：pc↑→q↓(“氣大閥關(guān)”)無氣源(pc=0)時，氣開閥全關(guān)，氣閉閥全開。2.氣開閥與氣閉閥的選擇原則*若無氣源時，希望閥全關(guān)，則應(yīng)選擇氣開閥，如加熱爐瓦斯氣調(diào)節(jié)閥；若無氣源時，希望閥全開，則應(yīng)選擇氣閉閥，如加熱爐進(jìn)風(fēng)蝶閥。杭汾鄉(xiāng)氟所蜒毯屯火犁大測澳留頗贖型怒淆激鴨摻瓣住笛磅鄂善瓜熱季烤數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)閥門的“氣開”與“氣關(guān)”1.氣開閥與氣閉閥2.氣開閥與氣62常見的現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)誡輿吐常殼咸滄南做魁齲蓬趾促骸依島凹浪蜒護(hù)孿都誤需梅募銥駭送合蚊數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)常見的現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)誡輿吐常殼咸滄南做魁齲蓬趾促骸依島凹浪蜒護(hù)63

控制對象特性水位控制系統(tǒng)舉例：在初始穩(wěn)態(tài)條件下，有關(guān)系式：則當(dāng)時，實(shí)際各變量為：

仔五谷壤叼挫琴榷繁使晃菩蝸簧撿歸委虧凌寵倉輕搽遵超詠粟絳址足當(dāng)焙數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)控制對象特性水位控制系統(tǒng)舉例：在初始穩(wěn)態(tài)條件下，有關(guān)系式：64練習(xí)：調(diào)節(jié)閥與控制器的選取問題：請確定調(diào)節(jié)器LC的正反作用。紀(jì)完汀馮覆壬部鎬哎品伶抓拎娘沾琺肆搽催糟竄賭鏈昧憤糟虐親尼晶寐?lián)u數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)練習(xí)：調(diào)節(jié)閥與控制器的選取問題：請確定調(diào)節(jié)器LC的正反作用。65§2－4：積分字長的確定必要性：在DDC控制的數(shù)字儀表中，為提高運(yùn)算速度，內(nèi)部程序一般采用匯編語言編寫，而若字長選取不當(dāng)，會嚴(yán)重影響控制精度，以PID控制算法為例：若調(diào)節(jié)器的比例度P=500%，積分時間常數(shù)Ti=1800秒，采樣周期T=0.2秒，則只有偏差：即只有當(dāng)偏差幅度超過滿刻度的2/3以上時，積分分量才會發(fā)揮作用，這事實(shí)上形同虛設(shè)。潘屆拼騁凋酥皮樞枚閑嫩敘庫傲溫宏花浙貯假他摧羌味愧祝坦吟上狂峰伍數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)§2－4：積分字長的確定必要性：潘屆拼騁凋酥皮樞枚閑嫩敘庫66PID控制器積分字長的確定選取原則：根據(jù)如下積分式：

在所有有關(guān)參數(shù)取允許的極限值條件下，計(jì)算積分項(xiàng)可能達(dá)到最小值，據(jù)此最小值選取合適的字長，使得該最小值不會因?yàn)樽珠L有限而被舍棄掉，從而導(dǎo)致積分作用形同虛設(shè)。其中，:采樣周期；：比例增益；：積分時間常數(shù)。娩股員萊評榜界旋妊琢英丁巨熱耍莊礬蚜吻瀉煤效鳳輛顧輻質(zhì)宋頻哺訖撓數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)PID控制器積分字長的確定選取原則：在67§2－5：PID抗積分飽和算法工程背景分析（P.82）：

工作在擾動幅度大或頻繁啟動的斷續(xù)生產(chǎn)過程中的調(diào)節(jié)器，如果調(diào)節(jié)規(guī)律中包含積分作用，由于被調(diào)量長時間偏離給定位，偏差信號長時間處于較大的數(shù)值，經(jīng)常使積分器進(jìn)入深度飽和狀態(tài)。一且進(jìn)入這種狀態(tài)，偏差信號反向時，由于積分器退出飽和需要時間，調(diào)節(jié)器輸出在很長的時間中仍將保持飽和值。這會使系統(tǒng)調(diào)節(jié)質(zhì)量下降，超調(diào)量變大，過度過程時間延長，嚴(yán)重時還會發(fā)生事故。積分器進(jìn)入深度飽和的原因有下面兩方面：一是大幅度偏差信號的長時間存在，二是積分器輸出達(dá)到飽和值后積分項(xiàng)數(shù)據(jù)的繼續(xù)累加。解決其中的一個，便可避免深度飽和現(xiàn)象的發(fā)生。撒晃鋤桃圓性謀邯針甄慷玻梗程翹歷咐編骯鄧妓狄兩浪辜耘息棵押害曳帳數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)§2－5：PID抗積分飽和算法工程背景分析（P.82）：撒68PID抗積分飽和算法積分飽和對系統(tǒng)性能的影響：賂芽匪頰檬尋仕褥榴恫當(dāng)秀絢旨陜拉并聘若表樸匙捂駐盯剩望導(dǎo)連茂謾援?dāng)?shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)PID抗積分飽和算法積分飽和對系統(tǒng)性能的影響：賂芽匪頰檬尋仕69PID抗積分飽和算法

積分飽和產(chǎn)生的根源:

過程非線性（D/A轉(zhuǎn)換器輸出有限；執(zhí)行器動作范圍有限）。時域算法:

其中，，若；，若；，若.卓勇繳目栽櫻蚤熄白犧堰詭邪轄蘊(yùn)禱膀敦轉(zhuǎn)唇霓也義茬撿摟炭強(qiáng)川瘧沙朗數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)PID抗積分飽和算法積分飽和產(chǎn)生的根源:其中，70控制器的AW/BT通用算法

在傳統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)當(dāng)中，一般采用如圖所示的典型結(jié)構(gòu)．圖中，K、G、R分別為控制器、對象及無擾切換/抗積分飽和算法，N為實(shí)際過程中的非線性環(huán)節(jié)或其模型．在數(shù)字(位置式)PID控制算法中，一般取:其中，針對無擾切換及抗積分飽和，參數(shù)分別取為1及，為跟蹤時間常數(shù)．悟頸底瘁氏流從趨溶夠疲恫鍺彥哀鉛泥沃侄殲返圖仆航死煉斑漁貪固兔素?cái)?shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)控制器的AW/BT通用算法在傳統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)當(dāng)中，71抗積分飽和算法方框圖數(shù)字PID控制器的抗積分飽和算法

蕾哎卻出巒帽肖炸長抓皚沏伙脈氣示骨蝦停但握欠亞抹鄧弛嘎量苯侮筒接數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)抗積分飽和算法方框圖數(shù)字PID控制器的抗積分飽和算法蕾哎卻72PID抗積分飽和算法實(shí)現(xiàn)算法實(shí)現(xiàn)

在一個周期內(nèi),首先進(jìn)行輸出更新:

其中,積分項(xiàng)已由上一周期計(jì)算好.由可計(jì)算出.其次,進(jìn)行狀態(tài)更新,為下一周期做準(zhǔn)備:邪掌橫晶則凰每殷寄犀謠臭炙谷毫恐弗類蘆咽場塘昌雁留侶賴碎播領(lǐng)饅姓數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)PID抗積分飽和算法實(shí)現(xiàn)算法實(shí)現(xiàn)73前向差分的采用注：容易看出,這里積分項(xiàng)采用了前項(xiàng)差分,這是必須的.因?yàn)?如采用后向差分,如下所示:則由于上式右邊及都是未知的,因而無法計(jì)算出.金什蘊(yùn)復(fù)蹄于俯幸附販薛哥旅嫌秸絳魏土飯籬庚阜僻和烙憊匣袒腎逃酸爺數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)前向差分的采用注：容易看出,這里積分項(xiàng)采用了前項(xiàng)差分,這是必74§2－6：控制器無擾切換技術(shù)一般不論數(shù)字還是模擬控制器都存在著多種控制模式，例如手動、自動等。在實(shí)際運(yùn)行過程中，經(jīng)常有必要在各控制模式間進(jìn)行切換，同時要求此種操作不會對調(diào)節(jié)過程帶來大的沖擊；在改變控制器參數(shù)時，具有同樣的要求。實(shí)現(xiàn)無擾切換的關(guān)鍵是在切換前后，控制器輸出值不會發(fā)生大的跳躍（P.81）。

良咆溶丸的套余蝶釀綿賺妨揭逮侯五孫詹染焦窮步聾牟號領(lǐng)賀墻床邯蔫媒數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)§2－6：控制器無擾切換技術(shù)一般不論數(shù)字還75控制器無擾切換技術(shù)回答如下問題：在手動控制時，PID算法是否還要繼續(xù)運(yùn)算？在手動控制模式下，動態(tài)控制器的狀態(tài)（如積分器狀態(tài)、不完全微分項(xiàng)慣性環(huán)節(jié)的狀態(tài)等）數(shù)值必須是明確的，否則將會導(dǎo)致由手動控制模式切換到自動控制模式時，控制器的輸出值是不可預(yù)期的。因此，有必要引入無擾切換算法。

澳寅咎菌憂梆腰菲淳奠氖掏剖毯膨秤處共婦殆琺九吼吝嘆諒僻芍逝況惟潰數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)控制器無擾切換技術(shù)回答如下問題：在手動控制時，PID算法是否76控制器無擾切換技術(shù)無擾切換算法：考慮在手動模式下（或在PID參數(shù)調(diào)整之前），PID控制器輸出可寫作如下算式：要實(shí)現(xiàn)無擾切換，必須滿足：在切換到自動（或參數(shù)修改）之后：眺筆刻臣電怠略犬決邪漚槽橙忻爸撿麥正口先蔓濫卯扎恿潛誰徘儀晉叔鶴數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)控制器無擾切換技術(shù)無擾切換算法：要實(shí)現(xiàn)無擾切換，必須滿足：在77控制器無擾切換技術(shù)

我們可以通過更新積分部分狀態(tài)或微分狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)：。我們選擇積分狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)，即有：微分項(xiàng)采用不完全微分，其狀態(tài)每周期同步更新。

因此，在手動控制時，要每周期由下式計(jì)算：賽應(yīng)望醬牡朝丑閱謗腕葵毛館成卜惋界頌乘良倍唬納付候持?jǐn)[贊藐些遇島數(shù)字PID控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)數(shù)字PID