pid控制經(jīng)典ppt

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1、1第4章PID控制原理目錄4.lPID控制的特點(diǎn)4.2比例控制(P控制)4.3比例積分控制(PI控制)4.4比例積分微分控制(PID控制)4.5數(shù)字PID控制4.6利用MATLAB實(shí)現(xiàn)PID控制規(guī)律本章小結(jié)24.lPID控制的特點(diǎn)PID控制是比例積分微分控制（Proportional-Integral-Differential）歷史最久、應(yīng)用最廣，適應(yīng)性最強(qiáng)的控制方式在工業(yè)生產(chǎn)過程中，PID控制算法占85%～90%3反饋控制——根據(jù)誤差進(jìn)行的控制給定（目標(biāo)）輸出（控制結(jié)果）4.lPID控制的特點(diǎn)4反饋控制控制器執(zhí)行器被

2、控對(duì)象測(cè)量/變送器-+目標(biāo)誤差輸出廣義對(duì)象PID4.lPID控制的特點(diǎn)5常規(guī)PID控制系統(tǒng)的原理輸入：控制偏差e(t)=r(t)-y(t)輸出：偏差的比例(P)、積分(I)和微分(D)的線性組合式中Kc——比例系數(shù)TI——積分時(shí)間常數(shù)TD——微分時(shí)間常數(shù)4.lPID控制的特點(diǎn)6PID控制具有以下優(yōu)點(diǎn)：①原理簡單，使用方便。②適應(yīng)性強(qiáng)，可以廣泛應(yīng)用于化工、熱工、冶金、煉油以及造紙、建材等各種生產(chǎn)部門。③魯棒性強(qiáng)，即其控制品質(zhì)對(duì)被控對(duì)象特性的變化不大敏感。④對(duì)模型依賴少。按PID控制進(jìn)行工作的自動(dòng)調(diào)節(jié)器早已商品化。4.lP

3、ID控制的特點(diǎn)7在過程控制中，絕大部分都采用PID控制。例外的情況有兩種。一種是被控對(duì)象易于控制而控制要求又不高的，可以采用更簡單的開關(guān)控制方式。另一種是被控對(duì)象特別難以控制而控制要求又特別高的情況，這時(shí)如果PID控制難以達(dá)到生產(chǎn)要求就要考慮采用更先進(jìn)的控制方法。4.lPID控制的特點(diǎn)84.2比例調(diào)節(jié)(P調(diào)節(jié))4.2.1比例控制的調(diào)節(jié)規(guī)律和比例帶4.2.2比例控制的特點(diǎn)4.2.3比例帶對(duì)控制過程的影響94.2.1比例控制的調(diào)節(jié)規(guī)律和比例帶在P調(diào)節(jié)中，調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)u與偏差信號(hào)e成比例，即u＝Kce式中，Kc稱為比例增

4、益(視情況可設(shè)置為正或負(fù))。10在實(shí)際應(yīng)用中，由于執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)（如閥門開度）有限，控制器的輸出u(t)也就被限制在一定的范圍之內(nèi)，換句話說，在Kc較大時(shí)，偏差e(t)僅在一定的范圍內(nèi)與控制器的輸出保持線性關(guān)系。4.2.1比例控制的調(diào)節(jié)規(guī)律和比例帶11圖4-1說明了偏差與輸出之間保持線性關(guān)系的范圍圖中偏差在-50%-50%范圍變化時(shí)，如果Kc=1，則控制器輸出u(t)變化在0～100%范圍（對(duì)應(yīng)閥門的全關(guān)到全開），并與輸入e(t)之間保持線性關(guān)系。Kc>1時(shí)，制器輸出u(t)與輸入e(t)之間的線性關(guān)系只在-50%/Kc

5、～50%/Kc滿足。4.2.1比例控制的調(diào)節(jié)規(guī)律和比例帶12當(dāng)

6、e(t)

7、超出該范圍時(shí)，控制器輸出具有飽和特性，保持在最小或最大值。因此，比例控制有一定的應(yīng)用范圍，超過該范圍時(shí)，控制器輸出與輸入之間不成比例關(guān)系。這表明，從局部范圍看，比例控制作用表示控制輸出與輸入之間是線性關(guān)系，但從整體范圍看，兩者之間是非線性關(guān)系。4.2.1比例控制的調(diào)節(jié)規(guī)律和比例帶13P調(diào)節(jié)的階躍響應(yīng)P調(diào)節(jié)對(duì)偏差信號(hào)能做出及時(shí)反應(yīng)，沒有絲毫的滯后。輸出u實(shí)際上是對(duì)其起始值的增量。因此，當(dāng)偏差e為零，因而u＝0時(shí)，并不意味著調(diào)節(jié)器沒有輸出，它只說明此

8、時(shí)有u=u0。u0的大小是可以通過調(diào)整調(diào)節(jié)器的工作點(diǎn)加以改變的。0u0+Kceu0u=Kce4.2.1比例控制的調(diào)節(jié)規(guī)律和比例帶142．比例帶及其物理意義①比例帶的定義在過程控制中，通常用比例度表示控制輸出與偏差成線性關(guān)系的比例控制器輸入（偏差）的范圍。因此，比例度又稱為比例帶，其定義為式中，為偏差信號(hào)范圍，即儀表的量程；為控制器輸出信號(hào)范圍，即控制器輸出的工作范圍。4.2.1比例控制的調(diào)節(jié)規(guī)律和比例帶15習(xí)題4.2(p98)某電動(dòng)比例調(diào)節(jié)器的測(cè)量范圍為100--200oC，其輸出為0--10mA。當(dāng)溫度從140oC變

9、化到160oC時(shí)，測(cè)得調(diào)節(jié)器的輸出從3mA變化到7mA。試求出該調(diào)節(jié)器比例帶。4.2.1比例控制的調(diào)節(jié)規(guī)律和比例帶164.2.1比例控制的調(diào)節(jié)規(guī)律和比例帶如果采用單元組合儀表，調(diào)節(jié)器的輸入和輸出都是統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，即，則有此時(shí)比例帶（比例度）δ與比例增益成反比，比例帶小，則較小的偏差就能激勵(lì)調(diào)節(jié)器產(chǎn)生100%的開度變化，相應(yīng)的比例增益就大。17②δ具有重要的物理意義u代表調(diào)節(jié)閥開度的變化量，δ就代表使調(diào)節(jié)閥開度改變100%即從全關(guān)到全開時(shí)所需要的被調(diào)量的變化范圍。例如，若測(cè)量儀表的量程為100℃，則δ＝50%就表示被調(diào)

10、量需要改變50℃才能使調(diào)節(jié)閥從全關(guān)到全開。當(dāng)被調(diào)量處在“比例帶”以內(nèi)調(diào)節(jié)閥的開度(變化)才與偏差成比例。超出這個(gè)“比例帶”以外調(diào)節(jié)閥已處于全關(guān)或全開的狀態(tài)，調(diào)節(jié)器的輸入與輸出已不再保持比例關(guān)系。4.2.1比例控制的調(diào)節(jié)規(guī)律和比例帶184.2比例調(diào)節(jié)(P調(diào)節(jié))4.2.1比例控制的調(diào)節(jié)規(guī)律和比例帶4.2.2比例控制的特點(diǎn)4.2.3比例