計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的模擬化設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的模擬化設(shè)計(jì)第1頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二引言

自動(dòng)化控制系統(tǒng)的核心是控制器?？刂破鞯娜蝿?wù)是按照一定的控制規(guī)律，產(chǎn)生滿足工藝要求的控制信號(hào)，以輸出驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。在傳統(tǒng)的模擬控制系統(tǒng)中，控制器的控制規(guī)律或控制作用是由儀表或電子裝置的硬件電路完成的，而在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，除了計(jì)算機(jī)裝置以外，更主要的體現(xiàn)在軟件算法上，即數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)上。

第2頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二本章主要知識(shí)點(diǎn):

數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì)步驟數(shù)字PID控制算法數(shù)字PID的改進(jìn)數(shù)字PID的參數(shù)整定第3頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二

一、數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì)步驟

基本設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)假想連續(xù)控制器離散化連續(xù)控制器離散算法的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)與校驗(yàn)第4頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二連續(xù)化設(shè)計(jì)的基本思想把整個(gè)控制系統(tǒng)看成是模擬系統(tǒng)，利用模擬系統(tǒng)的理論和方法進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，得到模擬控制器后再通過某種近似，將模擬控制器離散化為數(shù)字控制器，并由計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。

D(s)第5頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二設(shè)計(jì)假想連續(xù)控制器1.原則上可采用連續(xù)控制系統(tǒng)中各種設(shè)計(jì)方法工程上常采用已知結(jié)構(gòu)的PID控制算法2.零階保持器的處理方法（1）采樣周期足夠小時(shí)，可忽略保持器，（2）W變換設(shè)計(jì)法：利用下面公式離散化后再進(jìn)行W變換,按G(w)進(jìn)行連續(xù)化設(shè)計(jì)?第6頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二連續(xù)控制器的離散化

根據(jù)連續(xù)控制器的傳遞函數(shù)，離散化方法有：1.雙線性變換法：其中：第7頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二2.后向差分法：其中,利用級(jí)數(shù)展開寫成以下形式：第8頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二3.前向差分法：

其中：第9頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二前向差分法也可由數(shù)值微分中得到，用差分代替微分。設(shè)微分控制規(guī)律為兩邊求拉氏變換后可推導(dǎo)出控制器為采用前向差分近似可得上式兩邊求Z變換后可推導(dǎo)出數(shù)字控制器為第10頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二4.零極點(diǎn)匹配法：第11頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二離散算法的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)性能校驗(yàn)：常采用數(shù)字仿真方法驗(yàn)證第12頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二

二、數(shù)字PID控制算法

根據(jù)偏差的比例(P)、積分(I)、微分(D)進(jìn)行控制(簡(jiǎn)稱PID控制)，是控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種控制規(guī)律。PID調(diào)節(jié)器之所以經(jīng)久不衰，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.技術(shù)成熟，通用性強(qiáng)

2.原理簡(jiǎn)單，易被人們熟悉和掌握

3.不需要建立數(shù)學(xué)模型

4.控制效果好，P、I、D三個(gè)參數(shù)的優(yōu)化配置，兼顧了動(dòng)態(tài)過程的現(xiàn)在、過去與將來的信息，使動(dòng)態(tài)過程快速、平穩(wěn)和準(zhǔn)確；

第13頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二

1．模擬PID調(diào)節(jié)器

對(duì)應(yīng)的模擬PID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為PID控制規(guī)律以微分方程形式表示為：KP為比例增益，KP與比例帶δ成倒數(shù)關(guān)系即KP=1/δTi為積分時(shí)間，Td為微分時(shí)間u(t)為控制量，e(t)為偏差第14頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二2.數(shù)字PID控制器

由于計(jì)算機(jī)控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采樣時(shí)刻的偏差值計(jì)算控制量。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，PID控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)必須用數(shù)值逼近的方法。當(dāng)采樣周期相當(dāng)短時(shí)，用求和代替積分、用后向差分代替微分，使模擬PID離散化變?yōu)椴罘址匠?。這樣就得到兩種算式：

(1)數(shù)字PID位置型控制算法

(2)數(shù)字PID增量型控制算法第15頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二（1）.數(shù)字PID位置型控制算法一般連續(xù)形式（模擬形式）：有微分方程和傳遞函數(shù)兩種形式離散等效：在微分方程中，以求和替代積分，向后差分替代微分第16頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二得到位置算式其中：第17頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二（2）.數(shù)字PID增量型控制算法根據(jù)控制器的傳遞函數(shù)，利用后向差分法離散化化成差分方程形式第18頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二理想PID的增量差分形式（遞推算式）其中（4—33）第19頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二（3）數(shù)字PID控制算法實(shí)現(xiàn)方式比較

控制系統(tǒng)中：①如執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用調(diào)節(jié)閥，則控制量對(duì)應(yīng)閥門的開度，表征了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置，此時(shí)控制器應(yīng)采用數(shù)字PID位置式控制算法；②如執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)，每個(gè)采樣周期，控制器輸出的控制量，是相對(duì)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20頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二圖兩種PID控制算法實(shí)現(xiàn)的閉環(huán)系統(tǒng)（a）位置型（b）增量型第21頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二控制算法的比較：(1)增量算法不需要做累加，控制量增量的確定僅與最近幾次誤差采樣值有關(guān)，計(jì)算誤差或計(jì)算精度問題，對(duì)控制量的計(jì)算影響較小。而位置算法要用到過去的誤差的累加值，容易產(chǎn)生大的累加誤差。(2)增量式算法得出的是控制量的增量，例如閥門控制中、只輸出閥門開度的變化部分，誤動(dòng)作影響小，必要時(shí)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。而位置算法的輸出是控制量的全量輸出，誤動(dòng)作影響大。(3)采用增量算法，易于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)到自動(dòng)的無沖擊切換。第22頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二（4）數(shù)字PID控制算法流程

第23頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二位置型控制算式的遞推算法：利用增量型控制算法，也可得出位置型控制算法：

u(k)=u(k-1)+Δu(k)=u(k-1)+q0e(k)+q1e(k-1)+q2e(k-2)第24頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二三、數(shù)字PID控制器的改進(jìn)

（1）積分項(xiàng)的改進(jìn)（2）微分項(xiàng)的改進(jìn)（3）時(shí)間最優(yōu)+PID控制（4）帶死區(qū)的PID控制算法第25頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二（1）積分項(xiàng)的改進(jìn)積分分離變速積分抗積分飽和梯形積分消除積分不靈敏區(qū)積分的作用？消除誤差，提高精度第26頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二積分分離算法現(xiàn)象：一般PID,當(dāng)有較大的擾動(dòng)或大幅度改變?cè)O(shè)定值時(shí)，由于短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大的偏差，加上系統(tǒng)本身具有的慣性和滯后，在積分的作用下，將引起系統(tǒng)過量的超調(diào)和長(zhǎng)時(shí)間的波動(dòng)。積分的主要作用：在控制的后期消除穩(wěn)態(tài)偏差

普通分離算法：大偏差時(shí)不積分

當(dāng)時(shí)，采用PID控制當(dāng)時(shí)，采用PD控制

第27頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二

積分分離值的確定原則圖3不同積分分離值下的系統(tǒng)響應(yīng)曲線第28頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二

變速積分算法0BA+B-B-A-Be(k)tPID變速積分變速積分PDPD第29頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二抗積分飽和算法現(xiàn)象：由于控制輸出與被控量不是一一對(duì)應(yīng)的，控制輸出可能達(dá)到限幅值，持續(xù)的積分作用可能使輸出進(jìn)一步超限，此時(shí)系統(tǒng)處于開環(huán)狀態(tài)，當(dāng)需要控制量返回正常值時(shí)，無法及時(shí)“回頭”，使控制品質(zhì)變差。

因長(zhǎng)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，或小于零。所謂溢出就是計(jì)算機(jī)運(yùn)算得出的控制量u(k)超出D/A轉(zhuǎn)換器所能表示的數(shù)值范圍。如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)已到極限位置，仍然不能消除偏差時(shí)，由于積分作用，盡管計(jì)算PID差分方程式所得的運(yùn)算結(jié)果繼續(xù)增大或減小，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)已無相應(yīng)的動(dòng)作，這就稱為積分飽和。第30頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二抗積分飽和算法：輸出限幅，輸出超限時(shí)不積分

當(dāng)時(shí)，采用PD控制當(dāng)時(shí)，采用PD控制其他情況，正常的PID控制

-u0u0u(t)U(s)e(t)E(s)PIDu'(t)U'(s)圖抗積分飽和PID第31頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二抗積分飽和與積分分離的對(duì)比相同：某種狀態(tài)下，切除積分作用。不同：抗積分飽和根據(jù)最后的控制輸出越限狀態(tài)；積分分離根據(jù)偏差是否超出預(yù)設(shè)的分離值。第32頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二梯形積分矩形積分梯形積分第33頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二消除積分不靈敏區(qū)積分不靈敏區(qū)產(chǎn)生的原因：由于計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)的限制，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果小于字長(zhǎng)所能表示的數(shù)的精度，計(jì)算機(jī)就作為“零”將此數(shù)丟掉。當(dāng)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行字長(zhǎng)較短，采樣周期T也短，而積分時(shí)間Ti又較長(zhǎng)時(shí)，Δui(k)容易出現(xiàn)小于字長(zhǎng)的精度而丟數(shù)，此積分作用消失，這就稱為積分不靈敏區(qū)。第34頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二（舉例）某溫度控制系統(tǒng)，溫度量程為0至1275℃，A/D轉(zhuǎn)換為8位，并采用8位字長(zhǎng)定點(diǎn)運(yùn)算。設(shè)KP=1,T=1S,TI=10s,e(k)=50℃

如果偏差e(k)＜50℃，則ΔuI(k)＜1，計(jì)算機(jī)就作為“零”將此數(shù)丟掉，控制器就沒有積分作用。只有當(dāng)偏差達(dá)到50℃時(shí)，才會(huì)有積分作用。

第35頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二為了消除積分不靈敏區(qū)，通常采用以下措施：①增加A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)，加長(zhǎng)運(yùn)算字長(zhǎng)，這樣可以提高運(yùn)算精度。②當(dāng)積分項(xiàng)ΔuI(k)連續(xù)n次出現(xiàn)小于輸出精度ε的情況時(shí)，不要把它們作為“零”舍掉，而是把它們一次次累加起來，直到累加值SI大于ε時(shí)，才輸出SI，同時(shí)把累加單元清零。第36頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二(2)微分項(xiàng)的改進(jìn)

PID調(diào)節(jié)器的微分作用對(duì)于克服系統(tǒng)的慣性、減少超調(diào)、抑制振蕩起著重要的作用。但是在數(shù)字PID調(diào)節(jié)器中，微分部分的調(diào)節(jié)作用并不是很明顯，甚至沒有調(diào)節(jié)作用。我們可以從離散化后的計(jì)算公式中分析出微分項(xiàng)的作用。當(dāng)e（k）為階躍函數(shù)時(shí)，微分輸出依次為KPTD/T,0,0…

第37頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二

即微分項(xiàng)的輸出僅在第一個(gè)周期起激勵(lì)作用，對(duì)于時(shí)間常數(shù)較大的系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)作用很小，不能達(dá)到超前控制誤差的目的。而且在第一個(gè)周期微分作用太大，在短暫的輸出時(shí)間內(nèi)，執(zhí)行器達(dá)不到應(yīng)有的相應(yīng)開度，會(huì)使輸出失真

相反，對(duì)于頻率較高的干擾，信號(hào)又比較敏感，容易引起控制過程振蕩，降低調(diào)節(jié)品質(zhì)，因此，我們需要對(duì)微分項(xiàng)進(jìn)行改進(jìn)。主要有以下兩種方法：

(1)不完全微分PID控制算法

(2)微分先行PID控制算式第38頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二不完全微分PID控制算法

在PID控制輸出串聯(lián)一階慣性環(huán)節(jié)（低通濾波），這就組成了不完全微分PID控制器。一階慣性環(huán)節(jié)Df(s)的傳遞函數(shù)為第39頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二作用：消除高頻干擾，延長(zhǎng)微分作用的時(shí)間如何來實(shí)現(xiàn)的呢？第40頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二第41頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二由①②聯(lián)立可得：其中：第42頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二圖PID輸出特性的比較(a)普通PID控制(b)不完全微分PID控制（1）普通PID控制的微分作用僅局限于第一個(gè)采樣周期有一個(gè)大幅度的輸出。一般的工業(yè)用執(zhí)行機(jī)構(gòu)，無法在較短的采樣周期內(nèi)跟蹤較大的微分作用輸出，而且理想微分容易引進(jìn)高頻干擾。（2）不完全微分PID控制的微分作用能緩慢地持續(xù)多個(gè)采樣周期。由于不完全微分PID算式中含有一個(gè)低通濾波器，因此抗干擾能力也較強(qiáng)。第43頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二微分先行PID控制算式

為了避免給定值的升降給控制系統(tǒng)帶來沖擊，如超調(diào)量過大，調(diào)節(jié)閥動(dòng)作劇烈，可采用微分先行PID控制方案（微分僅對(duì)系統(tǒng)輸出有影響）。

第44頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二它和標(biāo)準(zhǔn)PID控制的不同之處在于，只對(duì)被控量y(t)微分，不對(duì)偏差e(t)微分，這樣，在改變給定值時(shí)，輸出不會(huì)改變，而被控量的變化，通常是比較緩和的。這種輸出量先行微分控制適用于給定值頻繁升降的系統(tǒng)，可以避免給定值升降時(shí)所引起的系統(tǒng)振蕩，明顯地改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。第45頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二(3)時(shí)間最優(yōu)PID控制

最大值原理是龐特里亞金(Pontryagin)于1956年提出的一種最優(yōu)控制理論，最大值原理也叫快速時(shí)間最優(yōu)控制原理，它是研究滿足約束條件下獲得允許控制的方法。用最大值原理可以設(shè)計(jì)出控制變量只在｜u(t)｜≤1范圍內(nèi)取值的時(shí)間最優(yōu)控制系統(tǒng)。而在工程上，設(shè)｜u(t)｜≤1都只取±1兩個(gè)值，而且依照一定法則加以切換．使系統(tǒng)從一個(gè)初始狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一個(gè)狀態(tài)所經(jīng)歷的過渡時(shí)間最短，這種類型的最優(yōu)切換系統(tǒng)，稱為開關(guān)控制(Bang-Bang控制)系統(tǒng)。第46頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二工業(yè)控制應(yīng)用中，最有發(fā)展前途的是Bang-Bang控制與反饋控制相結(jié)合的系統(tǒng)，這種控制方式在給定值升降時(shí)特別有效。具體形式為：

應(yīng)用開關(guān)控制（Bang-Bang控制）讓系統(tǒng)在最短過渡時(shí)間內(nèi)從一個(gè)初始狀態(tài)轉(zhuǎn)到另一個(gè)狀態(tài)；應(yīng)用PID來保證線性控制段內(nèi)的定位精度。

第47頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二(4)帶死區(qū)的PID控制算法

第48頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二

死區(qū)ε是一個(gè)可調(diào)參數(shù)，其具體數(shù)值可根據(jù)實(shí)際控制對(duì)象由實(shí)驗(yàn)確定。

ε值太小，使調(diào)節(jié)過于頻繁，達(dá)不到穩(wěn)定被調(diào)節(jié)對(duì)象的目的；如果ε取得太大，則系統(tǒng)將產(chǎn)生很大的滯后；

ε=0，即為常規(guī)PID控制。

該系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)非線性控制系統(tǒng)。

即當(dāng)偏差絕對(duì)值｜e(k)｜≤ε時(shí)，P(k)為0；當(dāng)｜e(k)｜＞ε時(shí)，P(k)=e(k)，輸出值u(k)以PID運(yùn)算結(jié)果輸出。第49頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二四、數(shù)字PID參數(shù)的整定采樣周期的選擇理論整定方法：依賴于被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型；

仿真尋優(yōu)方法工程整定方法：近似的經(jīng)驗(yàn)方法，不依賴模型。

擴(kuò)充臨界比例帶法擴(kuò)充響應(yīng)曲線法優(yōu)選法湊試法確定PID參數(shù)PID控制參數(shù)的自整定法第50頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二(1)采樣周期的選擇首先要考慮的因素根據(jù)香農(nóng)采樣定理，采樣周期上限應(yīng)滿足：

T≤π/ωmax,其中ωmax為被采樣信號(hào)的上限角頻率。采樣周期的下限為計(jì)算機(jī)執(zhí)行控制程序和輸入輸出所耗費(fèi)的時(shí)間，系統(tǒng)的采樣周期只能在Tmin與Tmax之間選擇（在允許范圍內(nèi)，選擇較小的T）。其次要考慮以下各方面的因素①給定值的變化頻率:變化頻率越高，采樣頻率就應(yīng)越高;②被控對(duì)象的特性：被控對(duì)象是快速變化的還是慢變的;③執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型：執(zhí)行機(jī)構(gòu)的慣性大，采樣周期應(yīng)大;④控制算法的類型：采用太小的T會(huì)使得PID算法的微分積分作用很不明顯；控制算法也需要計(jì)算時(shí)間。⑤控制的回路數(shù)。第51頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二(2)擴(kuò)充臨界比例帶法擴(kuò)充臨界比例帶法是模擬調(diào)節(jié)器中使用的臨界比例帶法（也稱穩(wěn)定邊界法）的擴(kuò)充，是一種閉環(huán)整定的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)方法。按該方法整定PID參數(shù)的步驟如下：（1）選擇一個(gè)足夠短的采樣周期。所謂足夠短，具體地說就是采樣周期選擇為純滯后時(shí)間的1/10以下。（2）將數(shù)字PID控制器設(shè)定為純比例控制，并逐步減小比例帶（），使閉環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生臨界振蕩。此時(shí)的比例帶和振蕩周期稱為臨界比例帶和臨界振蕩周期。第52頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二（3）選定控制度。所謂控制度，就是以模擬調(diào)節(jié)器為基準(zhǔn)，將DDC的控制效果與模擬調(diào)節(jié)器的控制效果相比較?？刂菩Ч脑u(píng)價(jià)函數(shù)通常采用（最小的誤差平方積分）表示。控制度 實(shí)際應(yīng)用中并不需要計(jì)算出兩個(gè)誤差的平方積分，控制度僅表示控制效果的物理概念。例如，當(dāng)控制度為1.05時(shí)，就是指DDC控制與模擬控制效果基本相同；控制度為2.0時(shí)，是指DDC控制比模擬控制效果差。（4）根據(jù)選定的控制度查表9-1，求得的值。（5）按求得的整定參數(shù)投入運(yùn)行，在投運(yùn)中觀察控制效果，再適當(dāng)調(diào)整參數(shù)，直到獲得滿意的控制效果。第53頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二（3）擴(kuò)充響應(yīng)曲線法對(duì)于不允許進(jìn)行臨界振蕩實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)，可采用此方法。

整定步驟如下：①斷開數(shù)字PID控制器，使系統(tǒng)在手動(dòng)狀態(tài)下工作，給被控對(duì)象一個(gè)階躍輸入信號(hào)；②用儀表記錄下在階躍輸入信號(hào)下的對(duì)象階躍響應(yīng)曲線；圖11對(duì)象階躍響應(yīng)曲線

第54頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二⑤選擇擴(kuò)充響應(yīng)曲線法參數(shù)整定計(jì)算公式，根據(jù)測(cè)得的和，求取控制參數(shù)、、和。④選擇控制度；⑥按求得的參數(shù)運(yùn)行，觀察控制效果，適當(dāng)修正參數(shù)，直到滿意為止。③在響應(yīng)曲線上的拐點(diǎn)處作切線，得到對(duì)象等效的純滯后時(shí)間和對(duì)象等效的時(shí)間常數(shù)；第55頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二

除了上面講的一般的擴(kuò)充臨界比例度法而外，Roberts,P.D在1974年提出一種簡(jiǎn)化擴(kuò)充臨界比例度整定法。由于該方法只需整定一個(gè)參數(shù)即可，故稱其歸一參數(shù)整定法。已知增量型PID控制的公式為：

如令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:Δu(k)=KP〔2.45e(k)-3.5e(k-1)+1.25e(k-2)〕

這樣，整個(gè)問題便簡(jiǎn)化為只要整定一個(gè)參數(shù)KP。改變KP，觀察控制效果，直到滿意為止。該法為實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易的自整定控制帶來方便。(4)歸一參數(shù)整定法第56頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二(5)優(yōu)選法

確定被調(diào)對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性并非容易之事。有時(shí)即使能找出來，不僅計(jì)算麻煩，工作量大，而且其結(jié)果與實(shí)際相差較遠(yuǎn)。因此，目前應(yīng)用最多的還是經(jīng)驗(yàn)法。即根據(jù)具體的調(diào)節(jié)規(guī)律，不同調(diào)節(jié)對(duì)象的特征，經(jīng)過閉環(huán)試驗(yàn)，反復(fù)湊試，找出最佳調(diào)節(jié)參數(shù)。優(yōu)選法經(jīng)驗(yàn)法的一種.

具體作法是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，先把其它參數(shù)固定，然后用0．618法（黃金分割法）對(duì)其中某一參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選，待選出最佳參數(shù)后，再換另一個(gè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)選，直到把所有的參數(shù)優(yōu)選完畢為止。最后根據(jù)T、KP、TI、TD諸參數(shù)優(yōu)選的結(jié)果取一組最佳值即可。第57頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二(6)湊試法確定PID參數(shù)

整定步驟：首先只整定比例部分。比例系數(shù)由小變大，觀察相應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng)，直到得到反應(yīng)快，超調(diào)小的響應(yīng)曲線。系統(tǒng)無靜差或靜差已小到允許范圍內(nèi)，并且響應(yīng)效果良好，那么只須用比例調(diào)節(jié)器即可，最優(yōu)比例系數(shù)可由此確定。若靜差不能滿足設(shè)計(jì)要求，則須加入積分環(huán)節(jié)。整定時(shí)首先置積分時(shí)間TI為一較大值，并將經(jīng)第一步整定得到的比例系數(shù)略為縮小(如縮小為原值的0．8倍)，然后減小積分時(shí)間，使在保持系統(tǒng)良好動(dòng)態(tài)性能的情況下，靜差得到消除。在此過程中，可根據(jù)響應(yīng)曲線的好壞反復(fù)改變比例系數(shù)與積分時(shí)間，以期得到滿意的控制過程與整定參數(shù)。若使用比例積分調(diào)節(jié)器消除了靜差，但動(dòng)態(tài)過程經(jīng)反復(fù)調(diào)整仍不能滿意，則可加入微分環(huán)節(jié)，構(gòu)成比例積分微分調(diào)節(jié)器。在整定時(shí)，可先置微分時(shí)間TD為零。在第二步整定的基礎(chǔ)上，增大TD，同時(shí)相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時(shí)間，逐步湊試，以獲得滿意的調(diào)節(jié)效果和控制參數(shù)。第58頁，共65頁，2023年，2月20日，星期二第一步整定比例部分05010015020025000.10.20.30.40.50.60.705010015020025000.10