第三章第四節(jié)PID控制學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第三章第四節(jié)第三章第四節(jié)PID控制控制(kngzh)第一頁(yè)，共128頁(yè)。2給定給定(i dn)（目標(biāo)）（目標(biāo)）輸出（控制輸出（控制(kngzh)結(jié)果）結(jié)果）4.l PID4.l PID控制的特點(diǎn)控制的特點(diǎn)第1頁(yè)/共128頁(yè)第二頁(yè)，共128頁(yè)。3控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器被控對(duì)被控對(duì)象象測(cè)量測(cè)量/變送器變送器-+目標(biāo)目標(biāo)誤差誤差輸出輸出廣義對(duì)象廣義對(duì)象4.l PID4.l PID控制控制(kngzh)(kngzh)的特點(diǎn)的特點(diǎn)第2頁(yè)/共128頁(yè)第三頁(yè)，共128頁(yè)。4 )()(1)()(0dttdeTdtteTteKtuDtIc式中式中 Kc Kc 比例系數(shù)比例系數(shù) TI TI 積分時(shí)間常數(shù)

2、積分時(shí)間常數(shù)(sh (sh jin chnjin chn sh) sh) TD TD 微分時(shí)間常數(shù)微分時(shí)間常數(shù)(sh (sh jin chnjin chn sh) sh)4.l PID4.l PID控制控制(kngzh)(kngzh)的特點(diǎn)的特點(diǎn)第3頁(yè)/共128頁(yè)第四頁(yè)，共128頁(yè)。54.l PID4.l PID控制控制(kngzh)(kngzh)的特點(diǎn)的特點(diǎn)第4頁(yè)/共128頁(yè)第五頁(yè)，共128頁(yè)。64.l PID4.l PID控制控制(kngzh)(kngzh)的特點(diǎn)的特點(diǎn)第5頁(yè)/共128頁(yè)第六頁(yè)，共128頁(yè)。7第6頁(yè)/共128頁(yè)第七頁(yè)，共128頁(yè)。8第7頁(yè)/共128頁(yè)第八頁(yè)，共128頁(yè)。9

3、在實(shí)際應(yīng)用中，由于執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)（如閥門(mén)在實(shí)際應(yīng)用中，由于執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)（如閥門(mén)(f (f mn) mn) 開(kāi)度）有限，控制器的輸出開(kāi)度）有限，控制器的輸出u(t)u(t)也就被也就被限制在一定的范圍之內(nèi)，限制在一定的范圍之內(nèi)， 換句話說(shuō)，在換句話說(shuō)，在KcKc較大時(shí)，偏差較大時(shí)，偏差e(t)e(t)僅在一定的范僅在一定的范圍內(nèi)與控制器的輸出保持線性關(guān)系。圍內(nèi)與控制器的輸出保持線性關(guān)系。第8頁(yè)/共128頁(yè)第九頁(yè)，共128頁(yè)。10圖圖4-14-1說(shuō)明了偏差與輸出之間保持線性關(guān)系的范圍說(shuō)明了偏差與輸出之間保持線性關(guān)系的范圍圖中偏差在圖中偏差在-50%-50%-50%-50%范圍變化范圍變化(binhu

4、)(binhu)時(shí)，時(shí)，如果如果Kc=1Kc=1，則控制器輸出，則控制器輸出u(t)u(t)變化變化(binhu)(binhu)在在0 0100%100%范圍（對(duì)應(yīng)閥門(mén)的全關(guān)到全開(kāi)），并與輸入范圍（對(duì)應(yīng)閥門(mén)的全關(guān)到全開(kāi)），并與輸入e(t)e(t)之間之間保持線性關(guān)系。保持線性關(guān)系。Kc1Kc1時(shí)，制器輸出時(shí)，制器輸出u(t)u(t)與輸入與輸入e(t)e(t)之間的線性關(guān)系只在之間的線性關(guān)系只在-50%/Kc-50%/Kc50%/Kc50%/Kc滿足。滿足。第9頁(yè)/共128頁(yè)第十頁(yè)，共128頁(yè)。11 當(dāng)當(dāng)|e(t)|e(t)|超出該范圍時(shí)，控制器輸出具有飽和特超出該范圍時(shí)，控制器輸出具有飽和特

5、性，保持在最小或最大值。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(guò)該范圍因此，比例控制有一定的應(yīng)用范圍，超過(guò)該范圍時(shí)，控制器輸出與輸入之間不成比例關(guān)系。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，比例控制作用表示這表明，從局部范圍看，比例控制作用表示(biosh)(biosh)控制輸出與輸入之間是線性關(guān)系，但從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。整體范圍看，兩者之間是非線性關(guān)系。第10頁(yè)/共128頁(yè)第十一頁(yè)，共128頁(yè)。12P P調(diào)節(jié)對(duì)偏差信號(hào)能做出及時(shí)調(diào)節(jié)對(duì)偏差信號(hào)能做出及時(shí)反應(yīng)，沒(méi)有絲毫的滯后。反應(yīng)，沒(méi)有絲毫的滯后。輸出

6、輸出u u實(shí)際上是對(duì)其起始值的實(shí)際上是對(duì)其起始值的增量。因此增量。因此(ync)(ync)，當(dāng)偏，當(dāng)偏差差e e為零，因而為零，因而u u0 0時(shí)，并不時(shí)，并不意味著調(diào)節(jié)器沒(méi)有輸出，它只意味著調(diào)節(jié)器沒(méi)有輸出，它只說(shuō)明此時(shí)有說(shuō)明此時(shí)有u=u0u=u0。u0u0的大小是可以通過(guò)調(diào)整調(diào)節(jié)的大小是可以通過(guò)調(diào)整調(diào)節(jié)器的工作點(diǎn)加以改變的。器的工作點(diǎn)加以改變的。0u0+Kceu0u = Kc e第11頁(yè)/共128頁(yè)第十二頁(yè)，共128頁(yè)。13%100| /| /minmaxminmaxuuueee,maxminee,maxminuu2比例帶及其物理意義比例帶及其物理意義(yy) 比例帶的定義比例帶的定義 在過(guò)

7、程控制中，通常用比例度表示控制輸出與偏差在過(guò)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，比例度又稱為比例帶，其定義為式中式中，為偏差信號(hào)范圍為偏差信號(hào)范圍(fnwi)，即儀表的量程；，即儀表的量程；為控制器輸出信號(hào)為控制器輸出信號(hào)(xnho)范圍，即控制器輸出的工作范圍。范圍，即控制器輸出的工作范圍。第12頁(yè)/共128頁(yè)第十三頁(yè)，共128頁(yè)。14%100)/()/(minmaxminmaxuuueee 第13頁(yè)/共128頁(yè)第十四頁(yè)，共128頁(yè)。153)-(4 %1001%10

8、0cKue|uu|ee|minmaxminmax第14頁(yè)/共128頁(yè)第十五頁(yè)，共128頁(yè)。16例。例。超出這個(gè)超出這個(gè)“比例帶比例帶”以外以外調(diào)節(jié)閥已處于全關(guān)或全開(kāi)的狀態(tài)，調(diào)節(jié)閥已處于全關(guān)或全開(kāi)的狀態(tài)，調(diào)節(jié)器的輸入與輸出已不再保調(diào)節(jié)器的輸入與輸出已不再保持持(boch)比例關(guān)系。比例關(guān)系。第15頁(yè)/共128頁(yè)第十六頁(yè)，共128頁(yè)。17第16頁(yè)/共128頁(yè)第十七頁(yè)，共128頁(yè)。18第17頁(yè)/共128頁(yè)第十八頁(yè)，共128頁(yè)。19第18頁(yè)/共128頁(yè)第十九頁(yè)，共128頁(yè)。20abeuKc 這里的杠桿充當(dāng)了比這里的杠桿充當(dāng)了比例調(diào)節(jié)器：例調(diào)節(jié)器： 液位變化液位變化e是其輸入；是其輸入； 閥桿位移閥桿位

9、移(wiy)u 是是其輸出；其輸出； 調(diào)節(jié)器的比例增益為調(diào)節(jié)器的比例增益為： 該比例該比例(bl)調(diào)節(jié)器是有余差的！調(diào)節(jié)器是有余差的！ 余差的大小余差的大小(dxio)與比例增益有關(guān)，與比例增益有關(guān)，Kc大，余差小大，余差小。液位比例控制系統(tǒng)示意圖液位比例控制系統(tǒng)示意圖第19頁(yè)/共128頁(yè)第二十頁(yè)，共128頁(yè)。21比例調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，余差就越小。比例調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，余差就越小。第20頁(yè)/共128頁(yè)第二十一頁(yè)，共128頁(yè)。22scscpcoeTsKKeTsKKsGsGsG11)()()(第21頁(yè)/共128頁(yè)第二十二頁(yè)，共128頁(yè)。23KKAsAsGsRsGsssEecosossss1)(11lim)

10、()(11lim)(lim000第22頁(yè)/共128頁(yè)第二十三頁(yè)，共128頁(yè)。24第23頁(yè)/共128頁(yè)第二十四頁(yè)，共128頁(yè)。25圖圖4.4 4.4 對(duì)比例調(diào)節(jié)對(duì)比例調(diào)節(jié)(tioji)(tioji)過(guò)程過(guò)程的影響的影響第24頁(yè)/共128頁(yè)第二十五頁(yè)，共128頁(yè)。26第25頁(yè)/共128頁(yè)第二十六頁(yè)，共128頁(yè)。27比例帶的一般選擇比例帶的一般選擇(xunz)原原則：則：第26頁(yè)/共128頁(yè)第二十七頁(yè)，共128頁(yè)。28第27頁(yè)/共128頁(yè)第二十八頁(yè)，共128頁(yè)。29第28頁(yè)/共128頁(yè)第二十九頁(yè)，共128頁(yè)。30 (4.5) 000tedtSueSdtdu第29頁(yè)/共128頁(yè)第三十頁(yè)，共128頁(yè)。3

11、1I I調(diào)節(jié)器的輸出不僅與偏差信號(hào)調(diào)節(jié)器的輸出不僅與偏差信號(hào)的大小有關(guān)，還與偏差存在的的大小有關(guān)，還與偏差存在的時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)。時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)。只要偏差存在，調(diào)節(jié)器的輸出只要偏差存在，調(diào)節(jié)器的輸出就會(huì)不斷變化，直到偏差為零就會(huì)不斷變化，直到偏差為零調(diào)節(jié)器的輸出才穩(wěn)定下來(lái)不再調(diào)節(jié)器的輸出才穩(wěn)定下來(lái)不再變化。變化。所以積分調(diào)節(jié)作用能自動(dòng)消除所以積分調(diào)節(jié)作用能自動(dòng)消除(xioch)(xioch)余差。余差。注意注意I I調(diào)節(jié)的輸出不像調(diào)節(jié)的輸出不像P P調(diào)節(jié)那調(diào)節(jié)那樣隨偏差為零而變到零。樣隨偏差為零而變到零。tedtSu00第30頁(yè)/共128頁(yè)第三十一頁(yè)，共128頁(yè)。32eSdtdu0圖圖4-5 4-5

12、 自力式氣壓自力式氣壓(qy)(qy)控制閥結(jié)構(gòu)控制閥結(jié)構(gòu)原理圖原理圖第31頁(yè)/共128頁(yè)第三十二頁(yè)，共128頁(yè)。33tedtSu00第32頁(yè)/共128頁(yè)第三十三頁(yè)，共128頁(yè)。34K(s+1)(2s-1)KGK=2K=0.2第33頁(yè)/共128頁(yè)第三十四頁(yè)，共128頁(yè)。35Z=P-NK(s+1)(2s-1)KGK=2K=0.2第34頁(yè)/共128頁(yè)第三十五頁(yè)，共128頁(yè)。36Z=P-NKs(s+1)(2s-1)KGK=2K=0.2第35頁(yè)/共128頁(yè)第三十六頁(yè)，共128頁(yè)。37第36頁(yè)/共128頁(yè)第三十七頁(yè)，共128頁(yè)。38tteu第37頁(yè)/共128頁(yè)第三十八頁(yè)，共128頁(yè)。39sspcoeTs

13、sKSeTsKsSsGsGsG) 1(1)()()(003 積分速度對(duì)于調(diào)節(jié)過(guò)程積分速度對(duì)于調(diào)節(jié)過(guò)程(guchng)的影響的影響01)(11lim)()(11lim00AsAsGsRsGseososss第38頁(yè)/共128頁(yè)第三十九頁(yè)，共128頁(yè)。40圖圖4.6 4.6 積分速度積分速度S0 S0 對(duì)調(diào)節(jié)對(duì)調(diào)節(jié)(tioji)(tioji)過(guò)程的過(guò)程的影響影響第39頁(yè)/共128頁(yè)第四十頁(yè)，共128頁(yè)。41Ti對(duì)控制系統(tǒng)(kn zh x tn)性能的影響1/TiS0第40頁(yè)/共128頁(yè)第四十一頁(yè)，共128頁(yè)。42第41頁(yè)/共128頁(yè)第四十二頁(yè)，共128頁(yè)。43第42頁(yè)/共128頁(yè)第四十三頁(yè)，共128

14、頁(yè)。44P與與I調(diào)節(jié)過(guò)程調(diào)節(jié)過(guò)程(guchng)的的比較比較對(duì)于同一被控對(duì)象對(duì)于同一被控對(duì)象,若分別采用若分別采用P調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)(tioji)和和I調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)(tioji),并并調(diào)整到相同的衰減率調(diào)整到相同的衰減率0.75,則則它們?cè)谪?fù)荷擾動(dòng)下的調(diào)節(jié)它們?cè)谪?fù)荷擾動(dòng)下的調(diào)節(jié)(tioji)過(guò)程如右圖所示過(guò)程如右圖所示 比例調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)時(shí)間短，穩(wěn)定作用好比例調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)時(shí)間短，穩(wěn)定作用好 比例調(diào)節(jié)的超調(diào)量小比例調(diào)節(jié)的超調(diào)量小 比例調(diào)節(jié)帶有殘差，而積分調(diào)節(jié)無(wú)殘差比例調(diào)節(jié)帶有殘差，而積分調(diào)節(jié)無(wú)殘差 比例調(diào)節(jié)響應(yīng)曲線的振蕩比例調(diào)節(jié)響應(yīng)曲線的振蕩(zhndng)(zhndng)頻率比積分調(diào)節(jié)大頻率比積分調(diào)節(jié)大第43頁(yè)

15、/共128頁(yè)第四十四頁(yè)，共128頁(yè)。45第44頁(yè)/共128頁(yè)第四十五頁(yè)，共128頁(yè)。46第45頁(yè)/共128頁(yè)第四十六頁(yè)，共128頁(yè)。47PIPI調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)(tioji)(tioji)規(guī)律為：規(guī)律為： )1(1(4.6) 000tItPedtTeuedtSeKu式中式中 比例帶（可視情況取正值或負(fù)值比例帶（可視情況取正值或負(fù)值） TI TI 積分時(shí)間積分時(shí)間(shjin)(shjin)和和TI TI 是是PIPI調(diào)節(jié)器的兩個(gè)重要參數(shù)。調(diào)節(jié)器的兩個(gè)重要參數(shù)。PIPI調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為)11(1)()()(sTsEsUsGic第46頁(yè)/共128頁(yè)第四十七頁(yè)，共128頁(yè)。48PI調(diào)節(jié)器

16、的階躍響應(yīng)調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng),由比例由比例動(dòng)作和積分動(dòng)作兩部分動(dòng)作和積分動(dòng)作兩部分(b fen)組成組成調(diào)節(jié)過(guò)程：調(diào)節(jié)過(guò)程：在施加階躍輸入瞬間在施加階躍輸入瞬間, 調(diào)節(jié)器立調(diào)節(jié)器立 即輸出一個(gè)幅值為即輸出一個(gè)幅值為e/的階躍的階躍, 然后然后(rnhu)以固定的速度以固定的速度e/(TI)變化變化.當(dāng)當(dāng)t=TI時(shí)時(shí),調(diào)節(jié)器的總輸出為調(diào)節(jié)器的總輸出為: 2e/由由e= e為為常常數(shù)數(shù)(chngsh)，則則：011()1()tIIIuee dtTe teTee tT 當(dāng)t=TI時(shí)2IIe TeeuT 第47頁(yè)/共128頁(yè)第四十八頁(yè)，共128頁(yè)。492.2.比例積分調(diào)節(jié)比例積分調(diào)節(jié)(tioji)(ti

17、oji)過(guò)程過(guò)程第48頁(yè)/共128頁(yè)第四十九頁(yè)，共128頁(yè)。50負(fù)荷變化前（負(fù)荷變化前（t0, 調(diào)節(jié)器輸出逐漸增大調(diào)節(jié)器輸出逐漸增大(zn d),直到直到0.14MPa(極限值極限值, 深度飽和）深度飽和）t1t2: e0, 水溫低于設(shè)定值水溫低于設(shè)定值, 上升上升, 調(diào)節(jié)器保持不變調(diào)節(jié)器保持不變t2t3: e0, 輸出減小輸出減小, 但輸出氣壓大于但輸出氣壓大于0.1MPa, 閥門(mén)全開(kāi)閥門(mén)全開(kāi), 慢慢退出飽和慢慢退出飽和tt3:閥門(mén)關(guān)小。閥門(mén)關(guān)小。設(shè)定值設(shè)定值調(diào)節(jié)器輸出調(diào)節(jié)器輸出(shch)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度調(diào)節(jié)閥開(kāi)度后果后果: 引起水溫大大超出設(shè)定值引起水溫大大超出設(shè)定值, 控制品質(zhì)變壞?？刂破焚|(zhì)

18、變壞。第61頁(yè)/共128頁(yè)第六十二頁(yè)，共128頁(yè)。63第62頁(yè)/共128頁(yè)第六十三頁(yè)，共128頁(yè)。642.2.抗積分飽和抗積分飽和(boh)(boh)的措施的措施第63頁(yè)/共128頁(yè)第六十四頁(yè)，共128頁(yè)。65第64頁(yè)/共128頁(yè)第六十五頁(yè)，共128頁(yè)。66 2dtdeSu 式中，式中，S2 S2 微分微分(wi (wi fn)fn)時(shí)間。時(shí)間。第65頁(yè)/共128頁(yè)第六十六頁(yè)，共128頁(yè)。67tteu0t0t微分調(diào)節(jié)的思想：微分調(diào)節(jié)的思想：微分調(diào)節(jié)只與偏差的變化成比微分調(diào)節(jié)只與偏差的變化成比例例(bl)(bl)，偏差變化越劇烈，偏差變化越劇烈，由微分調(diào)節(jié)器給出的控制作，由微分調(diào)節(jié)器給出的控制作

19、用越大，從而及時(shí)地抑制偏差用越大，從而及時(shí)地抑制偏差的增長(zhǎng)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。的增長(zhǎng)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。理想理想D D調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)曲線調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)曲線第66頁(yè)/共128頁(yè)第六十七頁(yè)，共128頁(yè)。68dtdetteu0t0t理想理想D D調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)調(diào)節(jié)器的階躍響應(yīng)(xingyng)(xingyng)曲線曲線第67頁(yè)/共128頁(yè)第六十八頁(yè)，共128頁(yè)。69第68頁(yè)/共128頁(yè)第六十九頁(yè)，共128頁(yè)。70微分調(diào)節(jié)主要用于克服調(diào)節(jié)對(duì)象微分調(diào)節(jié)主要用于克服調(diào)節(jié)對(duì)象有較大的傳遞滯后和容量滯后。有較大的傳遞滯后和容量滯后。第69頁(yè)/共128頁(yè)第七十頁(yè)，共128頁(yè)。71不會(huì)動(dòng)作，此時(shí)調(diào)節(jié)誤差會(huì)不

20、會(huì)動(dòng)作，此時(shí)調(diào)節(jié)誤差會(huì)不斷累積卻得不到校正。不斷累積卻得不到校正。第70頁(yè)/共128頁(yè)第七十一頁(yè)，共128頁(yè)。72第71頁(yè)/共128頁(yè)第七十二頁(yè)，共128頁(yè)。73第72頁(yè)/共128頁(yè)第七十三頁(yè)，共128頁(yè)。74pK(s+1)(2s+1)K KG1( )1+ peK K 比例調(diào)節(jié)Kp的變化對(duì)控制效果(xiogu)的影響 Kp=0.2Kp=1Kp=10Kp=100第73頁(yè)/共128頁(yè)第七十四頁(yè)，共128頁(yè)。75第74頁(yè)/共128頁(yè)第七十五頁(yè)，共128頁(yè)。76KI1s (s+1) (2s+1)GT積分調(diào)節(jié)，積分調(diào)節(jié)， Ti Ti的變化對(duì)控制的變化對(duì)控制(kngzh)(kngzh)效果的影響效果的影響

21、 第75頁(yè)/共128頁(yè)第七十六頁(yè)，共128頁(yè)。77第76頁(yè)/共128頁(yè)第七十七頁(yè)，共128頁(yè)。78dKs (s+1) (2s+1)TGkk( )( )( ) 1+( )G sY sR sG sk0k( )1( )lim 1+( )sG sysG s s 微分調(diào)節(jié)，微分調(diào)節(jié)，TdTd的變化的變化(binhu)(binhu)對(duì)控制效果的影響對(duì)控制效果的影響 第77頁(yè)/共128頁(yè)第七十八頁(yè)，共128頁(yè)。79第78頁(yè)/共128頁(yè)第七十九頁(yè)，共128頁(yè)。80dtdeSeKuc2)(1dtdeTeuD第79頁(yè)/共128頁(yè)第八十頁(yè)，共128頁(yè)。81111) (sKTs Ts GDDD （2-18）)1 (1

22、)(sTsGDc(4-14)(4-13)第80頁(yè)/共128頁(yè)第八十一頁(yè)，共128頁(yè)。82(4.14) 111)(sKTsTsGDDDc式中式中 KD KD 微分微分(wi fn)(wi fn)增益增益相應(yīng)相應(yīng)(xingyng)的單位階躍響應(yīng)為：的單位階躍響應(yīng)為：(4.15) )/exp()1(11DDDKTtKu第81頁(yè)/共128頁(yè)第八十二頁(yè)，共128頁(yè)。83圖圖 4.4.1313 PD PD 調(diào)節(jié)器的單位階躍響應(yīng)調(diào)節(jié)器的單位階躍響應(yīng) (4.15) )/exp()1(11DDDKTtKu微分微分(wi fn)作用作用純比例純比例(bl)作作用用TD大，微分大，微分(wi fn)作作用強(qiáng)用強(qiáng)相應(yīng)

23、的單位階躍響應(yīng)為相應(yīng)的單位階躍響應(yīng)為：第82頁(yè)/共128頁(yè)第八十三頁(yè)，共128頁(yè)。84第83頁(yè)/共128頁(yè)第八十四頁(yè)，共128頁(yè)。85圖圖 4.4.1414 PD PD 調(diào)節(jié)器的斜坡響應(yīng)調(diào)節(jié)器的斜坡響應(yīng) 如果如果TD = 0TD = 0即沒(méi)有微分即沒(méi)有微分(wi fn)(wi fn)動(dòng)作，那么動(dòng)作，那么輸出輸出u u將按虛線變化。將按虛線變化。微分微分(wi fn)(wi fn)動(dòng)作的動(dòng)作的引入使輸出的變化提前引入使輸出的變化提前一段時(shí)間發(fā)生，而這段一段時(shí)間發(fā)生，而這段時(shí)間就等于時(shí)間就等于TDTD。PDPD調(diào)節(jié)器有導(dǎo)前作用，調(diào)節(jié)器有導(dǎo)前作用，其導(dǎo)前時(shí)間即是微分其導(dǎo)前時(shí)間即是微分(wi fn)(

24、wi fn)時(shí)間時(shí)間TDTD。第84頁(yè)/共128頁(yè)第八十五頁(yè)，共128頁(yè)。86第85頁(yè)/共128頁(yè)第八十六頁(yè)，共128頁(yè)。87第86頁(yè)/共128頁(yè)第八十七頁(yè)，共128頁(yè)。88比例微分比例微分(wi fn)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)（續(xù)調(diào)節(jié)的特點(diǎn)（續(xù)）第87頁(yè)/共128頁(yè)第八十八頁(yè)，共128頁(yè)。89圖圖4.15 P4.15 P調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)(tioji)(tioji)系統(tǒng)和系統(tǒng)和PDPD調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)(tioji)(tioji)系統(tǒng)過(guò)程的比較系統(tǒng)過(guò)程的比較第88頁(yè)/共128頁(yè)第八十九頁(yè)，共128頁(yè)。90圖圖4.16 PD4.16 PD控制系統(tǒng)不同微分時(shí)間的響應(yīng)過(guò)程控制系統(tǒng)不同微分時(shí)間的響應(yīng)過(guò)程第89頁(yè)/共128頁(yè)第九十頁(yè)，

25、共128頁(yè)。91第90頁(yè)/共128頁(yè)第九十一頁(yè)，共128頁(yè)。92v PID PID調(diào)節(jié)：調(diào)節(jié)：v將比例、積分、微分三種調(diào)節(jié)作用結(jié)合起來(lái)的調(diào)節(jié)。將比例、積分、微分三種調(diào)節(jié)作用結(jié)合起來(lái)的調(diào)節(jié)。v PID PID調(diào)節(jié)器的動(dòng)作調(diào)節(jié)器的動(dòng)作(dngzu)(dngzu)規(guī)律是：規(guī)律是： )1(1 (4.16) 0200dtdeTedtTeudtdeSedtSeKuDtItcv PID PID調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)(tioji)(tioji)的三個(gè)特征參數(shù)的三個(gè)特征參數(shù)v比例帶比例帶、積分時(shí)間、積分時(shí)間TITI、微分時(shí)間、微分時(shí)間TDTD第91頁(yè)/共128頁(yè)第九十二頁(yè)，共128頁(yè)。93(4.17) )11 (1)(sTs

26、TsGDIPIDPID調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)物理調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)物理(wl)(wl)上不能實(shí)現(xiàn)上不能實(shí)現(xiàn) 工業(yè)工業(yè)(gngy)(gngy)上實(shí)際采用的上實(shí)際采用的PIDPID調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器，如如DDZDDZ型調(diào)節(jié)器，其調(diào)節(jié)律為型調(diào)節(jié)器，其調(diào)節(jié)律為 第92頁(yè)/共128頁(yè)第九十三頁(yè)，共128頁(yè)。94sKTsTKsTsTKsGDDIIDIcc1111)(*其中其中 FTTFTTFKKDDIICc*, (4-18)第93頁(yè)/共128頁(yè)第九十四頁(yè)，共128頁(yè)。95第94頁(yè)/共128頁(yè)第九十五頁(yè)，共128頁(yè)。96圖圖4-18 4-18 各種控制各種控制(kngzh)(kngzh)規(guī)律的響應(yīng)過(guò)程規(guī)律的響應(yīng)過(guò)程1-

27、1-比例控制比例控制(kngzh)(kngzh)；2-2-積分控制積分控制(kngzh)(kngzh)；3-PI3-PI控制控制(kngzh)(kngzh)；4-PD4-PD控制控制(kngzh)(kngzh)；5-PID5-PID控制控制(kngzh)(kngzh)第95頁(yè)/共128頁(yè)第九十六頁(yè)，共128頁(yè)。97由氣動(dòng)或液動(dòng)、電動(dòng)由氣動(dòng)或液動(dòng)、電動(dòng)(din dn(din dn) )儀表組成的模擬儀表組成的模擬PIDPID控制器控制器 由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)(shxin)(shxin)的數(shù)字的數(shù)字PIDPID控制器控制器 第96頁(yè)/共128頁(yè)第九十七頁(yè)，共128頁(yè)。98第97頁(yè)/共128頁(yè)第

28、九十八頁(yè)，共128頁(yè)。99連續(xù)連續(xù)(linx)時(shí)時(shí)間間t離散離散(lsn)化化采樣時(shí)刻點(diǎn)采樣時(shí)刻點(diǎn)KT第98頁(yè)/共128頁(yè)第九十九頁(yè)，共128頁(yè)。100)1(10dtdeTedtTeuDtI(4.19) )1()()()()(0kekeTTjeTTkeKkuDkjIp求和求和(qi h)取取代積分代積分差分取代差分取代(qdi)微分微分1ktkt1kt)(tet)(1kte)(kte)(1kte)(2kte2ktT采樣周期第99頁(yè)/共128頁(yè)第一百頁(yè)，共128頁(yè)。101 位置位置(wi zhi)(wi zhi)式式PIDPID控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)第100頁(yè)/共128頁(yè)第一百零一頁(yè)，共128頁(yè)。10

29、2第101頁(yè)/共128頁(yè)第一百零二頁(yè)，共128頁(yè)。103)1()()( )()(0kekeTTjeTTkeKkuDkjIc)2() 1()() 1() 1(10kiDIckekeTTieTTkeKku)2() 1(2)()()1()()(kekekeKkeKkekeKkuDIcpK比例增益比例增益，IcITTKK/積分系數(shù)積分系數(shù)，TTKKDcD/微分常數(shù)微分常數(shù) 第102頁(yè)/共128頁(yè)第一百零三頁(yè)，共128頁(yè)。104TTKqTTKqTTTTKqDcDcDIc210)21 ()1 (4.22) )2() 1()()(210keqkeqkeqku第103頁(yè)/共128頁(yè)第一百零四頁(yè)，共128頁(yè)。1

30、05第104頁(yè)/共128頁(yè)第一百零五頁(yè)，共128頁(yè)。106切換。切換。第105頁(yè)/共128頁(yè)第一百零六頁(yè)，共128頁(yè)。107采樣采樣(ci yn)周期的選擇周期的選擇第106頁(yè)/共128頁(yè)第一百零七頁(yè)，共128頁(yè)。108第107頁(yè)/共128頁(yè)第一百零八頁(yè)，共128頁(yè)。109第108頁(yè)/共128頁(yè)第一百零九頁(yè)，共128頁(yè)。110有必要對(duì)有必要對(duì)PIDPID控制中的積分項(xiàng)進(jìn)控制中的積分項(xiàng)進(jìn)行改進(jìn)。行改進(jìn)。n積分項(xiàng)的改進(jìn)積分項(xiàng)的改進(jìn)n積分分離積分分離PIDPID算法算法n抗積分飽和抗積分飽和PIDPID算法（遇限削弱算法（遇限削弱積分積分PIDPID算法）算法）第109頁(yè)/共128頁(yè)第一百一十頁(yè)，共128頁(yè)。111(4.23) )1()()()()(0kekeTTjeTTkeKkuDkjIp|e(k)| |e(k)| 01 第110頁(yè)/共128頁(yè)第一百一十一頁(yè)，共128頁(yè)。112圖圖4.24 4.24 有無(wú)有無(wú)(yu w)(yu w)積分分離的積分分離的PIDPID控制效果的控制效果的比較比較aa普通普通PI