第7章-PID算法.ppt

数字PID算法是控制工程中应用广泛的一种反馈控制算法，其基本原理是根据系统当前的偏差，通过比例（Proportional）、积分（Integral）、微分（Derivative）三个控制环节的线性组合，运算出控制量来调整系统输出，以达到期望的控制效果。数字PID算法涉及的概念和实际问题包括以下几个方面： 1. 数字PID控制与模拟PID控制的区别：数字PID是基于计算机技术实现的，其处理过程是数字化的，而模拟PID控制则是利用电子或机械的方式实现。数字PID的优点在于可以实现复杂的控制策略，易于参数调整，且与模拟控制相比具有更好的可靠性和控制品质。 2. PID控制中的几个概念：程序控制是指被控量按照时间变化规律进行控制；顺序控制则是指根据输入信号条件，执行机构自动按照预定顺序动作的过程；直接数字控制基于计算机对被控对象数学模型进行控制；最优控制旨在使控制过程达到某种最优状态；模糊控制则适用于被控对象存在不确定性的情况。 3. PID调节器的优点包括技术成熟、易于理解和掌握、无需建立数学模型、控制效果好等。 4. 模拟PID调节器原理：PID调节器是一种线性调节器，其核心是对设定值和实际值之间的偏差进行比例、积分和微分运算，输出相应的控制量。 5. 比例调节器原理：其输出与输入偏差成正比，可以及时产生调节作用，减少偏差。 6. 积分调节器原理：积分作用通过积分时间常数调节，主要作用是消除静差，偏差积分越大，积分作用越强。 7. 微分调节器原理：微分调节是对偏差变化的速率进行控制，有助于减小超调量，提高系统稳定性。 8. 数字PID算法的实现：包括位置式和增量式两种控制算式。位置式控制需要计算总的调节输出，而增量式控制只需计算调节增量，减少了累积误差，并便于实现手动到自动的无冲击切换。 9. PID参数的整定方法：为确保系统稳定且具有良好的动态和静态性能，必须通过整定过程确定合适的PID参数（比例系数、积分时间、微分时间）。 数字PID算法的应用广泛，无论是在工业自动化，还是在机电控制等许多领域，都可见其身影。掌握PID算法的原理、数字实现及参数整定方法，对于设计和优化控制系统至关重要。