PID算法.ppt

第8讲 PID算法设计
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何为PID
在过程控制中,按偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)进行控制的PID控制器(亦称PID调节器)是应用最为广泛的一种自动控制器。它具有原理简单,易于实现,适用面广,控制参数相互独立,参数的选定比较简单等优点;而且在理论上可以证明,对于过程控制的典型对象──“一阶滞后+纯滞后”与“二阶滞后+纯滞后”的控制对象,PID控制器是一种最优控制。PID调节规律是连续系统动态品质校正的一种有效方法,它的参数整定方式简便,结构改变灵活(PI、PD、…)。
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何为PID
PID是比例、积分、微分的缩写,将偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)通过线性组合构成控制量,用这一控制量对被控对象进行控制,这样的控制器称PID控制器。
PID算法控制原理
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PID调节器的优点
PID调节器之所以经久不衰,主要有以下优点。
1. 技术成熟
2. 易被人们熟悉和掌握
3. 不需要建立数学模型
4. 控制效果好
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PID调节器的类型
1. 比例调节器
2. 比例积分调节器
3. 比例微分调节器
4. 比例积分微分调节器
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1. 比例调节器
比例调节器的微分方程为:
y=KPe(t) (1)
式中:
y为调节器输出;Kp为比例系数; e(t)为调节器输入偏差。
由上式可以看出,调节器的输出与输入偏差成正比。因此,只要偏差出现,就能及时地产生与之成比例的调节作用,具有调节及时的特点。比例调节器的特性曲线,如图1所示。
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图1 阶跃响应特性曲线
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2. 比例积分调节器
所谓积分作用是指调节器的输出与输入偏差的积分成比例的作用。积分方程为:
(2)
式中:TI是积分时间常数,它表示积分速度的大小,TI越大,积分速度越慢,积分作用越弱。积分作用的响应特性曲线,如图2所示。
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图2积分作用响应曲线
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若将比例和积分两种作用结合起来,就构成PI调节器,调节规律为:
(3)
PI调节器的输出特性曲线如图3所示
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