1第五章 PID控制算法控制算法5.1PID控制原理与程序流程5.1.1过程控制的基本概念过程控制――对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制。一、模拟控制系统图 5-1-1 基本模拟反馈控制回路被控量的值由传感器或变送器来检测，这个值与给定值进行比较，得到偏差，模拟调节器依一定控制规律使操作变量变化，以使偏差趋近于零，其输出通过执行器作用于过程。控制规律用对应的模拟硬件来实现，控制规律的修改需要更换模拟硬件。二、微机过程控制系统图 5-1-2 微机过程控制系统基本框图以微型计算机作为控制器。控制规律的实现，是通过软件来完成的。改变控制规律，只要改变相应的程序即可。三、数字控制系统DDC图 5-1-3DDC 系统构成框图DDC(Direct Digital Congtrol)系统是计算机用于过程控制的最典型的一种系统。微型计算机通过过程输入通道对一个或多个物理量进行检测，并根据确定的控制规律(算法)进行计算，通过输出通道直接去控制执行机构，使各被控量达到预定的要求。由于计算机的决策直接作用于过程，故称为直接数字控制。 DDC 系统也是计算机在工业应用中最普遍的一种形式。25.1.2模拟 P ID 调节器一、模拟 P ID 控制系统组成图 5－1－4模拟 P ID 控制系统原理框图二、模拟 P ID 调节器的微分方程和传输函数 P ID调节器是一种线性调节器，它将给定值r(t)与实际输出值c(t)的偏差的比例(P )、积分(I)、微分(D)通过线性组合构成控制量，对控制对象进行控制。 1、P ID调节器的微分方程⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=∫tDIPdttdeTdtteTteKtu0)()(1)()(式中)()()(tctrte−=2、P ID调节器的传输函数⎥⎦⎤⎢⎣⎡++==STSTKSESUSDDIP11)()()(三、P ID调节器各校正环节的作用1、比例环节：即时成比例地反应控制系统的偏差信号 e(t)，偏差一旦产生，调节器立即产生控制作用以减小偏差。2、积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数 TI，TI越大，积分作用越弱，反之则越强。3、微分环节：能反应偏差信号的变化趋势(变化速率)，并能在偏差信号的值变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减小调节时间。5.1.3数字 P ID控制器一、模拟 P ID控制规律的离散化模拟形式离散化形式)()()(tctrte−=)()()(ncnrne−=dTtde)(Tnene)1()(−−∫tdtte0)(∑∑===niniieTTie00)()(二、数字 P ID控制器的差分方程3[]000)()()()1()()()()(unununuuneneTTieTTneKnuDIP...
