計算機控制技術大作業2015.

深圳大學考試答題紙

(以論文、報告等形式考核專用)二○一四 ～二○一五 學年度第 2 學期

課程編號1700470001課程名稱計算機控制技術主講教師評分學 號姓名專業年級12測控技術與儀器教師評語：題目：數字PID控制算法的參數整定具有結構簡單、易于實現不依賴于數學模型、魯棒性好、適用面廣等優點，在工業控制中被廣泛采用。計算機控制系統的模擬化設計思想，將模擬PID控制算法離散化，得到等效的數字PID控制算法，并用計算機加以實現請文獻，PID控制器參數整定方法新發展，要求一種教材未提的整定方法注明文獻出處。

數字PID控制算法

1.1數字PID控制算法的含義

在計算機控制系統中，按偏差信號的比例、積分和微分進行控制的控制器稱為PID控制器，其控制規律稱為PID控制算法。PID控制算法具有結構簡單、易于實現、不依賴于數學模型、魯棒性強、使用面廣等優點，在工業工程控制系統中被廣泛應用。PID控制算法是目前技術最成熟、應用最為普遍的一種控制方法。

按照計算機控制系統的模擬化設計思想，將連續系統的模擬PID控制算法進行離散化處理，得到近似等效的數字PID控制算法，并用計算機加以實現，從而使PID控制算法具有更大的靈活性和適用性。

1.2標準數字PID控制算法

PID控制器是一種線性控制器，它將給定值與實際輸出值的偏差 的比例、積分和微分進行線性組合，形成控制量 輸出，如圖3-1所示。

圖3-1 PID控制器方框圖

因此，連續系統中PID控制器的傳遞函數為

(1-1)

PID控制規律為

(1-2)

其中， 為比例系數， 為積分時間常數， 為微分時間常數， 為PID控制器的輸入， 為PID控制器的輸出。

由式(1-1)和式(1-2)可知，PID控制器的輸出是由比例控制、積分控制和微分控制三項組成，三項在控制器中所起的控制作用相互獨立。因此，在實際應用中，根據被控對象的特性和控制要求，可以選擇其結構，形成不同形式的控制器，如比例(P)控制器，比例積分(PI)控制器，比例微分(PD)控制器等。這些控制器采用的是計算機控制系統模擬化設計方法，要用計算機實現連續系統中的模擬PID控制規律，就要對其進行離散化處理，變成數字PID控制器。在采樣周期遠小于信號變化周期時，可作如下近似：

(1-3)

式中，T為采樣周期，k=1，2，3...j...k為采樣序列。

PID控制規律：

(1-4)

將(1-3)帶入(1-4)中，有：

(1-5)

為了方便計算，將上式變為：

(1-6)

式中， e(k) 是數字PID控制器的輸入，為第 k 個采樣時刻的偏差值； u(k) 是 第k個采樣時刻數字PID控制器的輸出；

為積分系數。

總結

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