第五章PID控制算法

第5章PID控制算法主要內(nèi)容§5.1PID控制原理與程序流程§5.2標(biāo)準(zhǔn)PID算法的改進(jìn)§5.3數(shù)字PID參數(shù)的選擇§5.4數(shù)字PID的工程實(shí)現(xiàn)5.1PID控制原理與程序流程過(guò)程控制的基本概念采用模擬或數(shù)字控制方式對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的某一或某些物理參數(shù)進(jìn)行的自動(dòng)控制。模擬控制系統(tǒng)微機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)數(shù)字控制系統(tǒng)DDC模擬控制系統(tǒng)被控量的值由傳感器或變送器來(lái)檢測(cè)，這個(gè)值與給定值進(jìn)行比較，得到偏差，模擬調(diào)節(jié)器依一定控制規(guī)律使操作變量變化，以使偏差趨近于零，其輸出通過(guò)執(zhí)行器作用于過(guò)程?？刂埔?guī)律用對(duì)應(yīng)的模擬硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，控制規(guī)律的修改需要更換模擬硬件。微機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)以微型計(jì)算機(jī)作為控制器?？刂埔?guī)律的實(shí)現(xiàn)，是通過(guò)軟件來(lái)完成的。改變控制規(guī)律，只要改變相應(yīng)的程序即可。數(shù)字控制系統(tǒng)DDCDDC(DirectDigitalCongtrol)系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)用于過(guò)程控制的最典型的一種系統(tǒng)。通過(guò)過(guò)程輸入通道對(duì)一個(gè)或多個(gè)物理量進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)確定的控制規(guī)律(算法)進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)輸出通道直接去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使各被控量達(dá)到預(yù)定的要求。由于計(jì)算機(jī)的決策直接作用于過(guò)程，故稱為直接數(shù)字控制。DDC系統(tǒng)也是計(jì)算機(jī)在工業(yè)應(yīng)用中最普遍的一種形式。5.1.2模擬PIDPID調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器，它將給定值r(t)與實(shí)際輸出值c(t)的偏差的比例(P)、積分(I)、微分(D)通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制。

5.1.2模擬PID調(diào)節(jié)器執(zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送repvu調(diào)節(jié)器的作用一種控制手段.目的是讓被調(diào)參數(shù)回到設(shè)定值.qy它有自身的調(diào)節(jié)規(guī)律.輸出信號(hào)隨輸入信號(hào)變化的規(guī)律5.1.2模擬PIDPID控制P:比例(proportional)I:積分(integral)D:微分(derivative)應(yīng)用最廣泛目前已有成熟產(chǎn)品.5.1.2模擬PIDPID調(diào)節(jié)器的微分方程5.1.2模擬PIDPID調(diào)節(jié)器的傳輸函數(shù)比例調(diào)節(jié)(P)比例增益P的調(diào)節(jié)規(guī)律輸出信號(hào)與輸入偏差信號(hào)e成比例關(guān)系調(diào)節(jié)器輸出比例增益偏差相對(duì)于起始值U0的增量.e=0時(shí),u=u0傳遞函數(shù)比例調(diào)節(jié)(P)作用特點(diǎn)無(wú)慣性、無(wú)遲延、動(dòng)作快,而且調(diào)節(jié)動(dòng)作的方向正確,有差調(diào)節(jié).比例系數(shù)越小，殘差越大。比例系數(shù)過(guò)大，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)變壞，引起被控量震蕩甚至閉環(huán)不穩(wěn)定。積分調(diào)節(jié)(I)積分調(diào)節(jié)規(guī)律（I）調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)的變化速度du/dt與偏差e成正比調(diào)節(jié)器輸出調(diào)節(jié)器輸入：偏差積分速度傳遞函數(shù)積分調(diào)節(jié)(I)積分調(diào)節(jié)的作用特點(diǎn)（1）無(wú)差調(diào)節(jié)（優(yōu)點(diǎn)）。當(dāng)偏差e＝0時(shí)調(diào)節(jié)器的變化速度為零。即輸出不變。無(wú)殘差。調(diào)節(jié)閥可停留在新的開(kāi)度上穩(wěn)定不變。積分調(diào)節(jié)(I)積分調(diào)節(jié)的作用特點(diǎn)（2）穩(wěn)定性差。傳遞函數(shù)根據(jù)奈氏穩(wěn)定判據(jù)，分母含有積分環(huán)節(jié)。存在零根，系統(tǒng)不穩(wěn)定。因此，I一般不單獨(dú)使用。積分調(diào)節(jié)(I)積分調(diào)節(jié)的作用特點(diǎn)（3）積分作用較小將減慢消除靜差的過(guò)程，但可減小超調(diào)，提高穩(wěn)定性。積分作用過(guò)強(qiáng)，雖然加快了消除靜差的過(guò)程，但是降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以，積分作用的強(qiáng)弱必須根據(jù)對(duì)象特性來(lái)選定，對(duì)滯后不大的系統(tǒng)，積分作用可以強(qiáng)一些，對(duì)滯后較大的系統(tǒng)，積分作用弱一些。比例積分調(diào)節(jié)(PI)PI調(diào)節(jié)規(guī)律利用P：快速消除干擾（快速性）利用I：消除殘差積分時(shí)間比例帶粗調(diào)細(xì)調(diào)比例積分微分調(diào)節(jié)(PID)微分作用（D）輸出與輸入偏差e的變化速率成正比調(diào)節(jié)器輸出偏差微分速度傳遞函數(shù)比例積分微分調(diào)節(jié)(PID)微分作用（D）輸出與偏差e的變化速率成正比比例作用（P）積分作用（I）以系統(tǒng)當(dāng)前偏差的方向和大小進(jìn)行調(diào)節(jié)避免系統(tǒng)出現(xiàn)很大的偏差后再開(kāi)始動(dòng)作。超前調(diào)節(jié)功能將危險(xiǎn)扼殺在“搖籃”里問(wèn)題：調(diào)節(jié)時(shí)，只使用微分作用能達(dá)到預(yù)期控制效果嗎？一般不能PID調(diào)節(jié)器各校正環(huán)節(jié)的作用1、比例環(huán)節(jié)：即時(shí)成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，調(diào)節(jié)器立即產(chǎn)生控制作用以減小偏差。2、積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無(wú)差度。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)TI，TI越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。3、微分環(huán)節(jié)：能反應(yīng)偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)(變化速率)，并能在偏差信號(hào)的值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間。5.1.3數(shù)字PID控制器模擬PID控制規(guī)律的離散化數(shù)字PID控制器的差分方程注：這里u0為初始值，一般為0。數(shù)字PID常用的控制方式1、P控制2、PI控制3、PD控制4、PID控制注：這里u0為初始值，一般為0。概念一：位置式PID數(shù)字PID算式上式簡(jiǎn)化如下積分系數(shù)微分系數(shù)+u0+u0概念一：位置式PID數(shù)字PID算式分析：1）積分項(xiàng)計(jì)算繁瑣，占內(nèi)存太多。2）其輸出與閥位一一對(duì)應(yīng)，故稱：位置式。3）每次輸出需要計(jì)算閥的絕對(duì)位置。能準(zhǔn)確定位。但誤動(dòng)作危害大+u0概念二：增量式PID數(shù)字PID算式概念二：增量式PID數(shù)字PID算式分析：2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)所需空間少。1）每次都在上一閥位計(jì)算增量，故稱：增量式。3）誤動(dòng)作危害少。不易引起積分飽和。手/自動(dòng)切換方便。保存3個(gè)采樣值位置式、增量式PID控制示意圖位置式PID程序流程圖方法一：開(kāi)始返回Ui=Ki*e(k)+Ui1Ud=Kd*(e(k)-e(k-1))e(k)=Tset-TceUp=Kp*e(k)e(k-1))=e(k)U(k)=Up+Ui+Ud位置式PID程序流程圖方法二：位置式PID程序（一）/********************************************標(biāo)準(zhǔn)PID控制算法(直接計(jì)算)應(yīng)先定義：#defineKp? //比例系數(shù)#defineKi?//積分系數(shù)#defineKd?//微分系數(shù)intPID_MAX;//PID_MAX即是輸入控制量u(t)的最大值intlast_error; //上次誤差floatI_term; //前面溫差和則：輸入控制量u(t)＝PID(目標(biāo)值,測(cè)量值)********************************************/位置式PID程序（一）intPID(intSet_value,intReal_value)//標(biāo)準(zhǔn)PID控制算法{interror; floatP_term,D_term; intpid_out; error=Set_value-Real_value;//誤差量

P_term=Kp*error; //比例量

I_term+=Ki*error; //積分量

if(I_term>PID_MAX)I_term=PID_MAX; //限定積分量上限

elseif(I_term<0)I_term=0; //限定積分量下限

D_term=Kd*(error-last_error); //微分量

last_error=error; //緩存當(dāng)前誤差量

pid_out=(signedint)(P_term+I_term+D_term); //PID控制量計(jì)算

if(pid_out>PID_MAX)pid_out=PID_MAX;//控制量上限=PID_MAX elseif(pid_out<0)pid_out=0; //控制量下限=0return(pid_out); }位置式PID程序（二）/********************************************積分分離PID控制算法(即：上一次輸出值+增量，特點(diǎn)：減少了超調(diào)量，即輸出不會(huì)超出目標(biāo)值)應(yīng)先定義：#defineKp? //比例系數(shù)#defineKi?//積分系數(shù)#defineKd?//微分系數(shù)intPID_MAX;//PID_MAX即是輸入控制量u(t)的最大值intUk1=0,ek1=0,ek2=0;則：輸入控制量u(t)＝PID(目標(biāo)值,測(cè)量值)********************************************/位置式PID程序（二）intPID(intSet_value,intReal_value)//積分分離PID控制算法{ intek,Uk; floatUp,Ui,Ud;

ek=Set_value-Real_value;//誤差量

Up=Kp*(ek-ek1); //比例量

if(Up>PID_MAX)Up=PID_MAX; //限定積分量上限

elseif(Up<0)Up=0; //限定積分量下限

Ui=Ki*ek; //積分量

//if(Ui>PID_MAX)Ui=PID_MAX; //限定積分量上限

//elseif(Ui<0)Ui=0; //限定積分量下限

位置式PID程序（二）Ud=Kd*(ek-2*ek1+ek2); //微分量 Uk=(signedint)(Uk1+Up+Ui+Ud); //PID控制量計(jì)算

if(Uk>PID_MAX)Uk=PID_MAX; //控制量上限=PID_MAX elseif(Uk<0)Uk=0; //控制量下限=0ek2=ek1;ek1=ek;Uk1=Uk; return(Uk);}

注意理解增量式PID更常用。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)離散PID。但離散PID不一定非要用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)其他形式的控制算法。數(shù)字PID算式微分項(xiàng)的改進(jìn)不完全微分型PID控制算法標(biāo)準(zhǔn)PID算法的改進(jìn)

PID調(diào)節(jié)器的微分作用對(duì)于克服系統(tǒng)的慣性、減少超調(diào)、抑制振蕩起著重要的作用。但是在數(shù)字PID調(diào)節(jié)器中，微分部分的調(diào)節(jié)作用并不是很明顯，甚至沒(méi)有調(diào)節(jié)作用。我們可以從離散化后的計(jì)算公式中分析出微分項(xiàng)的作用。當(dāng)e（k）為階躍函數(shù)時(shí)，微分輸出依次為KPTD/T,0,0…

即微分項(xiàng)的輸出僅在第一個(gè)周期起激勵(lì)作用，對(duì)于時(shí)間常數(shù)較大的系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)作用很小，不能達(dá)到超前控制誤差的目的。而且在第一個(gè)周期微分作用太大，在短暫的輸出時(shí)間內(nèi)，執(zhí)行器達(dá)不到應(yīng)有的相應(yīng)開(kāi)度，會(huì)使輸出失真。

相反，對(duì)于頻率較高的干擾，信號(hào)又比較敏感，容易引起控制過(guò)程振蕩，降低調(diào)節(jié)品質(zhì)，因此，我們需要對(duì)微分項(xiàng)進(jìn)行改進(jìn)。主要有以下兩種方法：

(1)不完全微分PID控制算法

(2)微分先行PID控制算式(1)不完全微分PID控制算法在PID控制輸出串聯(lián)一階慣性環(huán)節(jié)，這就組成了不完全微分PID控制器。一階慣性環(huán)節(jié)Df(s)的傳遞函數(shù)為作用：消除高頻干擾，延長(zhǎng)微分作用的時(shí)間如何來(lái)實(shí)現(xiàn)的呢？由①②聯(lián)立可得：其中：(2)微分先行PID控制算式

為了避免給定值的升降給控制系統(tǒng)帶來(lái)沖擊，如超調(diào)量過(guò)大，調(diào)節(jié)閥動(dòng)作劇烈，可采用微分先行PID控制方案。

它和標(biāo)準(zhǔn)PID控制的不同之處在于，只對(duì)被控量y(t)微分，不對(duì)偏差e(t)微分，這樣，在改變給定值時(shí)，輸出不會(huì)改變，而被控量的變化，通常是比較緩和的。這種輸出量先行微分控制適用于給定值頻繁升降的系統(tǒng)，可以避免給定值升降時(shí)所引起的系統(tǒng)振蕩，明顯地改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。標(biāo)準(zhǔn)PID算法的改進(jìn)—積分項(xiàng)的改進(jìn)(1)抗積分飽和(2)消除積分不靈敏區(qū)積分的作用？消除殘差，提高精度積分限幅法因長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)偏差或偏差較大，計(jì)算出的控制量有可能溢出，或小于零。所謂溢出就是計(jì)算機(jī)運(yùn)算得出的控制量u(k)超出D/A轉(zhuǎn)換器所能表示的數(shù)值范圍。一般執(zhí)行機(jī)構(gòu)有兩個(gè)極限位置，如調(diào)節(jié)閥全開(kāi)或全關(guān)。設(shè)u(k)為FFH時(shí)，調(diào)節(jié)閥全開(kāi)；反之，u(k)為00H時(shí)，調(diào)節(jié)閥全關(guān)。如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)已到極限位置，仍然不能消除偏差時(shí)，由于積分作用，盡管計(jì)算PID差分方程式所得的運(yùn)算結(jié)果繼續(xù)增大或減小，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)已無(wú)相應(yīng)的動(dòng)作，這就稱為積分飽和。

當(dāng)出現(xiàn)積分飽和時(shí)，勢(shì)必使超調(diào)量增加，控制品質(zhì)變壞。作為防止積分飽和的辦法之一，可對(duì)計(jì)算出的控制量u(k)限幅，同時(shí)，把積分作用切除掉。若以8位D/A為例，則有當(dāng)u(k)＜00H時(shí)，取u(k)=0

當(dāng)u(k)＞FFH時(shí)，取u(k)=FFH積分分離

在過(guò)程的啟動(dòng)、結(jié)束或大幅度增減設(shè)定值時(shí)，短時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)輸出有很大的偏差，會(huì)造成PID運(yùn)算的積分積累。由于系統(tǒng)的慣性和滯后，在積分累積項(xiàng)的作用下，往往會(huì)產(chǎn)生較大的超調(diào)和長(zhǎng)時(shí)間的波動(dòng)。特別對(duì)于溫度、成份等變化緩慢的過(guò)程，這一現(xiàn)象更為嚴(yán)重。為此，可采用積分分離措施：偏差e(k)較大時(shí)，取消積分作用；偏差e(k)較小時(shí),將積分作用投入。對(duì)于積分分離，應(yīng)該根據(jù)具體對(duì)象及控制要求合理的選擇閾值β

若β值過(guò)大，達(dá)不到積分分離的目的；若β值過(guò)小，一旦被控量y(t)無(wú)法跳出各積分分離區(qū)，只進(jìn)行PD控制，將會(huì)出現(xiàn)殘差。消除積分不靈敏區(qū)積分不靈敏區(qū)產(chǎn)生的原因：由于計(jì)算機(jī)字長(zhǎng)的限制，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果小于字長(zhǎng)所能表示的數(shù)的精度，計(jì)算機(jī)就作為“零”將此數(shù)丟掉。當(dāng)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行字長(zhǎng)較短，采樣周期T也短，而積分時(shí)間TI又較長(zhǎng)時(shí)，ΔuI(k)容易出現(xiàn)小于字長(zhǎng)的精度而丟數(shù)，此積分作用消失，這就稱為積分不靈敏區(qū)。（舉例）某溫度控制系統(tǒng)，溫度量程為0至1275℃，A/D轉(zhuǎn)換為8位，并采用8位字長(zhǎng)定點(diǎn)運(yùn)算。設(shè)KP=1,T=1S,TI=10s,e(k)=50℃

為了消除積分不靈敏區(qū)，通常采用以下措施：①增加A/D轉(zhuǎn)換位數(shù)，加長(zhǎng)運(yùn)算字長(zhǎng)，這樣可以提高運(yùn)算精度。②當(dāng)積分項(xiàng)ΔuI(k)連續(xù)n次出現(xiàn)小于輸出精度ε的情況時(shí)，不要把它們作為“零”舍掉，而是把它們一次次累加起來(lái)，直到累加值SI大于ε時(shí)，才輸出SI，同時(shí)把累加單元清零。如果偏差e(k)＜50℃，則ΔuI(k)＜1，計(jì)算機(jī)就作為“零”將此數(shù)丟掉，控制器就沒(méi)有積分作用。只有當(dāng)偏差達(dá)到50℃時(shí)，才會(huì)有積分作用。

5.3數(shù)字PID參數(shù)的選擇采樣周期的選擇數(shù)字控制系統(tǒng)就其本質(zhì)來(lái)說(shuō)是一種采樣控制系統(tǒng)，因此，合理選擇采樣周期T，是設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的關(guān)鍵問(wèn)題之一。首先要考慮的因素系統(tǒng)的穩(wěn)定性決定采樣周期的最大值Tmax微機(jī)執(zhí)行控制程序所耗費(fèi)的時(shí)間決定采樣周期的最小值Tmin采樣定理指出：而所以其次要考慮以下各方面的因素

①給定值的變化頻率:變化頻率越高，采樣頻率就應(yīng)越高;②被控對(duì)象的特性：被控對(duì)象是快速變化的還是慢變的;③執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類(lèi)型：執(zhí)行機(jī)構(gòu)的慣性大，采樣周期應(yīng)大;④控制算法的類(lèi)型：采用太小的T會(huì)使得PID算法的微分積分作用很不明顯；控制算法也需要計(jì)算時(shí)間。

⑤控制的回路數(shù)。Tj指第j回路控制程序執(zhí)行時(shí)間和輸入輸出時(shí)間。數(shù)字PID參數(shù)的整定方法調(diào)節(jié)器執(zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送repvuqy第一步：以廣義被控對(duì)象設(shè)計(jì)合理，運(yùn)行正常狀況下第二步：選擇好調(diào)節(jié)規(guī)律第三步：整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容數(shù)字PID參數(shù)的整定方法什么是參數(shù)整定？

根據(jù)被控過(guò)程的特性確定最優(yōu)比例帶δ、積分時(shí)間Ti、微分時(shí)間Td達(dá)到最佳控制效果調(diào)節(jié)處數(shù)字PID參數(shù)的整定方法一般意義上的最佳調(diào)節(jié)過(guò)程在階躍擾動(dòng)作用下，被調(diào)量的波動(dòng)具有衰減率0.75～0.9，保證系統(tǒng)有一定的穩(wěn)定裕量。在上述前提下，盡量滿足穩(wěn)態(tài)誤差、最大動(dòng)態(tài)偏差和過(guò)渡過(guò)程時(shí)間等其他指標(biāo)。0.90.75數(shù)字PID參數(shù)的整定方法如何尋求最佳的PID參數(shù)？理論計(jì)算整定法簡(jiǎn)易工程整定法擴(kuò)充臨界比例度法擴(kuò)充響應(yīng)曲線法歸一參數(shù)整定法參數(shù)自整定

2.按簡(jiǎn)易工程法整定PID參數(shù)(1)擴(kuò)充臨界比例度法

①選擇一個(gè)足夠短的采樣周期，具體地說(shuō)就是選擇采樣周期為被控對(duì)象純滯后時(shí)間的十分之一以下。

②用選定的采樣周期使系統(tǒng)工作。這時(shí)，數(shù)字控制器去掉積分作用和微分作用，只保留比例作用。然后逐漸增大比例系數(shù)KP，直到系統(tǒng)發(fā)生持續(xù)等幅振蕩。記下使系統(tǒng)發(fā)生振蕩的臨界比例度Kk及系統(tǒng)的臨界振蕩周期Tk。③選擇控制度。④根據(jù)選定的控制度，查表5-3-2，求得T、KP、TI、TD的值。(2)擴(kuò)充響應(yīng)曲線法

在模擬控制系統(tǒng)中，可用響應(yīng)曲線法代替臨界比例度法一樣，在DDC中也可以用擴(kuò)充響應(yīng)曲線法代替擴(kuò)充臨界比例度法。用擴(kuò)充響應(yīng)曲線法整定T和KP、TI、TD的步驟如下。

①數(shù)字控制器不接入控制系統(tǒng)，讓系統(tǒng)處于手動(dòng)操作狀態(tài)下，將被調(diào)量調(diào)節(jié)到給定值附近，并使之穩(wěn)定下來(lái)。然后突然改變給定值，給對(duì)象一個(gè)階躍輸入信號(hào)。

②用記錄儀表記錄被調(diào)量在階躍輸入下的整個(gè)變化過(guò)程曲線，此時(shí)近似為一個(gè)一階慣性加純滯后環(huán)節(jié)的響應(yīng)曲線。

③在曲線最大斜率處作切線，求得滯后時(shí)間τ，被控對(duì)象時(shí)間常數(shù)Tτ以及它們的比值Tτ／T，查表5-3-3，即可得數(shù)字控制器的KP、TI、TD及采樣周期T。

(3)歸一參數(shù)整定法除了上面講的一般的擴(kuò)充臨界比例度法而外，Roberts,P.D在1974年提出一種簡(jiǎn)化擴(kuò)充臨界比例度整定法。由于該方法只需整定一個(gè)參數(shù)即可，故稱其歸一參數(shù)整定法。已知增量型PID控制的公式為：

如令T=0.1Tk;TI=0.5Tk;TD=0.125Tk。式中Tk為純比例作用下的臨界振蕩周期。則:Δu(k)=KP〔2.45e(k)-3.5e(k-1)+1.25e(k-2)〕

這樣，整個(gè)問(wèn)題便簡(jiǎn)化為只要整定一個(gè)參數(shù)KP。改變KP，觀察控制效果，直到滿意為止。該法為實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易的自整定控制帶來(lái)方便。數(shù)字PID參數(shù)口訣參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查先是比例后積分，最后再把微分加曲線振蕩很頻繁，比例度盤(pán)要放大曲線漂浮繞大灣，比例度盤(pán)往小扳曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降曲線波動(dòng)周期長(zhǎng)，積分時(shí)間再加長(zhǎng)曲線振蕩頻率快，先把微分降下來(lái)動(dòng)差大來(lái)波動(dòng)慢。微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng)理想曲線兩個(gè)波，前高后低4比1一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低5．4數(shù)字PID控制的工程實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制器的算法程序可被所有的控制回路公用，而各控制回路提供的原始數(shù)據(jù)不同，因此，必須為每個(gè)回路提供一段內(nèi)存數(shù)據(jù)區(qū)，以便存放參數(shù)。在設(shè)計(jì)公共子程序時(shí)，應(yīng)考慮各種工程實(shí)際問(wèn)題，使之含有各種功能，以便用戶選擇。一、給定值處理

1、選擇給定值SV――通過(guò)選擇軟開(kāi)關(guān)CL/CR和CAS/SCC選擇：內(nèi)給定狀態(tài)――給定值由操作員設(shè)置外給定狀態(tài)――給定值來(lái)自外部，通過(guò)軟開(kāi)關(guān)CAS/SCC選擇：串級(jí)控制――給定值SVS來(lái)自主調(diào)節(jié)模塊

SCC控制――給定值SVS來(lái)自上位計(jì)算機(jī)2、給定值變化率限制――變化率的選取要適中二、被控量處理

1、被控量超限報(bào)警：當(dāng)PV>PH(上限值)時(shí)，則上限報(bào)警狀態(tài)(PHA)為“1”；當(dāng)PV<PL(下限值)時(shí)，則下限報(bào)警狀態(tài)(PLA)為“1”。為了不使PHA/PLA的狀態(tài)頻率改變，可以設(shè)置一定的報(bào)警死區(qū)(HY)。

2、被控量變化率限制――變化率的選取要適中偏差處理分為：計(jì)算偏差、偏差報(bào)警、非線性特性和輸入補(bǔ)償。三、偏差處理計(jì)算偏差根據(jù)正/反作用方式（D/R）計(jì)算偏差DV，即：當(dāng)D/R=0，代表正作用，此時(shí)偏差

DV+=CPV-CSV

當(dāng)D/R=1，代表反作用，此時(shí)偏差

DV-=CSV-CPV偏差報(bào)警對(duì)于控制要求高的對(duì)象，不僅要設(shè)置被控制量PV的上、下限報(bào)警，而且要設(shè)置偏差報(bào)警。當(dāng)偏差絕對(duì)值大于DL時(shí)，則偏差報(bào)警狀態(tài)DLA為1.輸入補(bǔ)償根據(jù)輸入補(bǔ)償方式ICM的四種狀態(tài)，決定偏差輸出CDV。

ICM=0，無(wú)補(bǔ)償，CDV=DVCICM=1，加補(bǔ)償，CDV=DVC+ICVICM=2，減補(bǔ)償，CDV=DVC-ICVICM=3，置換補(bǔ)償，CDV=ICV非線性特性控制算法的實(shí)現(xiàn)當(dāng)軟開(kāi)關(guān)DV/PV切向DV位置時(shí)，則選用偏差微分方式；當(dāng)軟開(kāi)關(guān)DV/PV切向PV位置時(shí)，則選用測(cè)量(即被控量)微分方式控制量處理輸出補(bǔ)償根據(jù)輸出補(bǔ)償方式OCM的四種狀態(tài)，決定控制量輸出OCM=0，無(wú)補(bǔ)償OCM=1，加補(bǔ)償OCM=2，減補(bǔ)償OCM=3，置換補(bǔ)償變化率限制控制量的變化率MR的選取要適中，過(guò)小會(huì)使操作緩慢，過(guò)大則達(dá)不到限制的目的。輸出保持當(dāng)軟開(kāi)關(guān)FH／NH切向NH位置時(shí)，現(xiàn)時(shí)刻的控制量u(k)等于前一時(shí)刻的控制量u(k-1)，也就是說(shuō)，輸出控制量保持不變。當(dāng)軟開(kāi)關(guān)FH／NH切向FH位置時(shí)，又恢復(fù)正常輸出方式。軟開(kāi)關(guān)FH／NH狀態(tài)一般來(lái)自系統(tǒng)安全報(bào)警開(kāi)關(guān)。安全輸出當(dāng)軟開(kāi)關(guān)FS／NS切向NS位置時(shí)，現(xiàn)時(shí)刻的控制量等于預(yù)置的安全輸出量MS。當(dāng)軟開(kāi)關(guān)FS／NS切向FS位置時(shí)，又恢復(fù)正常輸出方式。軟開(kāi)關(guān)FS／NS狀態(tài)一般來(lái)自系統(tǒng)安全報(bào)警開(kāi)關(guān)。自動(dòng)/手動(dòng)切換一、軟自動(dòng)/軟手動(dòng)當(dāng)軟開(kāi)關(guān)SA/SM切向SA位置時(shí)，系統(tǒng)處于正常的自動(dòng)狀態(tài)，稱為軟自動(dòng)(SA)；當(dāng)軟開(kāi)關(guān)SA/SM切向SM位置時(shí)，控制量來(lái)自操作鍵盤(pán)或上位計(jì)算機(jī)，稱為軟手動(dòng)(SM)。一般在調(diào)試階段，采用軟手動(dòng)(SM)方式。二、控制量限幅――對(duì)控制量MV進(jìn)行上、下限限處理,使得MH≤MV≤ML.自動(dòng)/手動(dòng)切換自動(dòng)方式微機(jī)化控制系統(tǒng)的基本工作方式。手操方式在系統(tǒng)調(diào)試、測(cè)試時(shí)，用來(lái)調(diào)整輸出控制值。自動(dòng)/手動(dòng)切換控制的基本功能是：①在手操方式時(shí)，能通過(guò)一定的手動(dòng)操作來(lái)方便、準(zhǔn)確地調(diào)整輸出值；②能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)-自動(dòng)的無(wú)擾動(dòng)切換。自動(dòng)/手動(dòng)切換三、自動(dòng)/手動(dòng)當(dāng)開(kāi)關(guān)處于HA位置時(shí)，控制量MV通過(guò)D/A輸出，稱為自動(dòng)狀態(tài)(HA)狀態(tài))；當(dāng)開(kāi)關(guān)處于HM位置時(shí)，手動(dòng)操作器對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作，稱為手動(dòng)狀態(tài)(HM狀態(tài))。四、無(wú)平衡無(wú)擾動(dòng)切換1、