第四章 控制算法与策略 按偏差的比例、积分和微分进行控制的控制器（简称为 PID 控制器、也称PID 调节器），是过程控制系统中技术成熟、应用最为广泛的一种控制器。它的算法简单，参数少，易于调整，并已经派生出各种改进算法。特别在工业过程控制中，有些控制对象的精确数学模型难以建立，系统的参数不容易确定，运用控制理论分析综合要耗费很大代价，却不能得到预期的效果。所以人们往往采用PID 控制器，根据经验进行在线整定，一般都可以达到控制要求。随着计算机特别是微机技术的发展，PID 控制算法已能用微机简单实现。由于软件系统的灵活性，PID 算法可以得到修正而更加完善[14]。在本章中，将着重介绍基于数字PID控制算法的系统的控制策略。 4．1 采用周期 T 的选择 采样周期 T 在微机控制系统中是一个重要参数，它的选取应保证系统采样不失真的要求，而又受到系统硬件性能的限 制。采样定理给 出了 采样频 率 的下 限 ，据此 采样频 率 应满 足 ，mS2，其 中m 是原 来 信 号 的最高 频 率 。从 控制性能来 考 虑 ，采样频 率 应尽 可能的高 ，但 采样频 率 越 高 ，对微机的运行速 度 要求越 高 ，存 储 容量 要求越 大，微机的工作 时 间 和工作 量 随之 增 加。另 外 ，当 采样频 率 提 高到一定程度 后 ，对系统性能的改善已不明 显 [14]。因 此 采样频 率 即 采样周期的选择 必 须 综合考 虑 下 列 诸 因 素 ： （1） 作 用于系统的扰 动 信 号 频 率 。扰 动 频 率 越 高 ，则 采样频 率 也越 高 ，即采样周期越 小 。 （2） 对象的动 态 特性。采样周期应比对象的时 间 参数小 得多 ，否 则 采样信号 无 法反 映 瞬 变 过程。 （3） 执 行器的响 应速 度 。如 果执 行器的响 应速 度 比较 缓 慢 ，那 么 过短 的采样周期和控制周期将失去 意 义 。 （4） 对象的精度 要求。在计算机速 度 允 许 的情 况 下 ，采样周期越 短 ，系统调节的品 质 越 好 。 （5） 测量控制回路数。如果控制回路数多，计算量大，则采样周期 T 越长，否则越小。 （6） 控制算法的类型。当采用 PID 算式时，积分作用和微分作用与采样周期 T 的选择有关。选择采样周期 T 太小，将使微分积分作用不明显。因为当 T 小到一定程度后，由于受到计算精度的限制，偏差...
