PID控制学习笔记整理.docx
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1、一、P1D控制原理1.综述:PID是一种线性控制器,它根据给定值rm与实际输出值yut(t)构成控制方案:e(t)=Fyu,(O重点关注相关算法是如何对偏差进行处理的。e()+Ijoe力7dG(S)=PID控刷器各整正环手的作用弗干;比例况节;鼠比例地区腆按喇系统的偏差信号e(t),偏差一里产,控制器及即产或控喇作用,推戒小偏差。积今坏手,主要用于消除稔麦,提裔祭祀的无爱盛。积今作用的强稿取决于租今时间帘叔T,T越大,积台作用抽衲,友之则越强。做今环节:女缺偏差信号的变化超势,不屈在偏差信号变得K人之啸,在系疣中引入一个有数的早期修正信号,M而如快祭疣的劭作速度,咸货襁!节时间。2.1、 位置
2、式P1D控制算法按模拟PID控制算法,以一系列的采样时刻点kT代表连续时间t,以矩形法数值积分近似代替积分,以一阶后向差分近似代替微分,即:tkTQk=0,1,2,3)kIc5=t5J=OJ=Oc1ege0;2、当e(k)时,采用PD控制,可避免产生过大的超调,又使系统有较快的响应;3、当Ie(k)I时,采用Pn)控制,以保证系统的控制精度。体现的思想就是分段控制积分分离控制算法可表示为:(k)=k战)+ki之e()T+kd(e()-e(k-1)T7=0式中,T为采样时间,0项为积分项的开关系数1e(4)oIg(R)I其算法流程:2.4、 抗积分饱和P1D控制算法积分饱和现象所谓积分饱和现象是
3、指若系统存在一个方向的偏差,PID控制器的输出由于积分作用的不断累加而加大,从而导致u(k)达到极限位置。此后若控制器输出继续增大,u(k)也不会再增大,即系统输出超出正常运行范围而进入了饱和区。一旦出现反向偏差,u(k)逐渐从饱和区退出。进入饱和区愈深则退饱和时间愈长。此段时间内,系统就像失去控制。这种现象称为积分饱和现象或积分失控现象。执行机构饱和特性抗积分饱和算法在计算u(k)时,首先判断上一时刻的控制量u(k1)是否己超出限制范围。若超出,则只累加负偏差;若未超出,则按普通PID算法进行调节。这种算法可以避免控制量长时间停留在饱和区。2.5、 梯形积分PID控制算法在PID控制律中积分
4、项的作用是消除余差,为了减小余差,应提高积分项的运算精度,为此,可将矩形积分改为梯形积分。梯形积分的计算公式为:e(1)d1=+e(i-/=O22.6、 变速积分P1D控制算法变速积分的基本思想是,设法改变积分项的累加速度,使其与偏差大小相对应:偏差越大,积分越慢;反之则越快,有利于提高系统品质。设置系数f(e(k),它是e(k)的函数。当Ie(k)I增大时,f减小,反之增大。变速积分的PID积分项表达式为:f4一1、%(A)=kiZeG)+/%)卜(幻丁I/=OJ系数f与偏差当前值Ie(k)I的关系可以是线性的或是非线性的,例如,可设为:11(幻”-郊+B0变速积分P1D算法为:I叫BB卜I
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