201609计算机控制技术作业三,计算机控制技术大作业2015..doc

计算机控制技术大作业2015.

深圳大学考试答题纸

(以论文、报告等形式考核专用)二○一四～二○一五学年度第 2 学期

课程编号1700470001课程名称计算机控制技术主讲教师评分学号姓名专业年级12测控技术与仪器教师评语：题目：数字PID控制算法的参数整定具有结构简单、易于实现不依赖于数学模型、鲁棒性好、适用面广等优点，在工业控制中被广泛采用。计算机控制系统的模拟化设计思想，将模拟PID控制算法离散化，得到等效的数字PID控制算法，并用计算机加以实现请文献，PID控制器参数整定方法新发展，要求一种教材未提的整定方法注明文献出处。

数字PID控制算法

1.1数字PID控制算法的含义

在计算机控制系统中，按偏差信号的比例、积分和微分进行控制的控制器称为PID控制器，其控制规律称为PID控制算法。PID控制算法具有结构简单、易于实现、不依赖于数学模型、鲁棒性强、使用面广等优点，在工业工程控制系统中被广泛应用。PID控制算法是目前技术最成熟、应用最为普遍的一种控制方法。

按照计算机控制系统的模拟化设计思想，将连续系统的模拟PID控制算法进行离散化处理，得到近似等效的数字PID控制算法，并用计算机加以实现，从而使PID控制算法具有更大的灵活性和适用性。

1.2标准数字PID控制算法

PID控制器是一种线性控制器，它将给定值与实际输出值的偏差的比例、积分和微分进行线性组合，形成控制量输出，如图3-1所示。

图3-1 PID控制器方框图

因此，连续系统中PID控制器的传递函数为

(1-1)

PID控制规律为

(1-2)

其中，为比例系数，为积分时间常数，为微分时间常数，为PID控制器的输入，为PID控制器的输出。

由式(1-1)和式(1-2)可知，PID控制器的输出是由比例控制、积分控制和微分控制三项组成，三项在控制器中所起的控制作用相互独立。因此，在实际应用中，根据被控对象的特性和控制要求，可以选择其结构，形成不同形式的控制器，如比例(P)控制器，比例积分(PI)控制器，比例微分(PD)控制器等。这些控制器采用的是计算机控制系统模拟化设计方法，要用计算机实现连续系统中的模拟PID控制规律，就要对其进行离散化处理，变成数字PID控制器。在采样周期远小于信号变化周期时，可作如下近似：

(1-3)

式中，T为采样周期，k=1，2，3...j...k为采样序列。

PID控制规律：

(1-4)

将(1-3)带入(1-4)中，有：

(1-5)

为了方便计算，将上式变为：

(1-6)

式中， e(k) 是数字PID控制器的输入，为第 k 个采样时刻的偏差值； u(k) 是第k个采样时刻数字PID控制器的输出；

为积分系数。

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