采用数字滤波改进PID控制
Buck变换器的数字模糊PID控制
首先可由DC/DC变换器静态模型，依据上述线性PID参数整定法，得到较优的Kp，Ki和Kd静态PID参数值。模糊控制器依据偏差对应每一量化等级，都可得到相对应范围内较优的Kp′，Ki′和Kd′瞬时值。
一般来说Kp′在偏差e绝对值较小时取较小值，反之取较大值，这样有利于加快响应速度，同时保证有很好的稳定性；Ki′在偏差e绝对值较小时取较大值，反之取较小值，这样既有利于保证稳态无静差，又不会引起积分饱和而使超调增大、调节时间延长；微分系数Kd′在偏差e的绝对值较小时取较大值，反之取较小值，这样有利于加快对小偏差的反应速度，提高控制器对干扰的灵敏度，在出现干扰时可及时调节。
Buck变换器的数字模糊PID控制
1引言
在DC/DCDC/DC变换器变换器中，电压反馈控制反馈控制因具有设计分析较简单、低阻抗功率输出、负载调整率较好等优点,而被广泛应用于DC/DC变换器中。其缺点是任何输入电压输入电压或输出负载的变化必须首先转化为输出电压的变化，然后再经反馈环采样控制调节，这意味着动态反应速度慢。输入电压变化带来的问题，一般可采用电压前馈技术解决。而要获得系统的快速性，主要有以下方案可供选择： 1）引入电流负反馈；
pid处理措施
pid处理措施
PID处理措施主要指的是在控制系统中，针对PID（比例-积分-微分）控制器参数的调整与优化措施。
PID控制器是工业控制应用中最基本且广泛使用的控制器类型，其作用是对系统的输出信号进行实时调节，以达到对系统被控变量精确跟踪设定值的目的。
1.比例（P）控制：增加比例增益KP可以加快系统的响应速度，但过大会导致系统振荡或不稳定；减小KP则会使系统响应变慢，但能提高稳定性。
2.积分（I）控制：积分作用主要是消除稳态误差，但过大的积分时间常数TI会导致积分饱和，系统响应变慢；减小TI虽能加快消除稳态误差的速度，但也可能引入超调和振荡。
3.微分（D）控制：微分作用有助于提前预测并抑制被控量的变化趋势，从而改善系统的动态性能，减少超调。
增大微分时间常数TD会增强系统的阻尼效果，但过大会使系统对噪声敏感；反之，减小TD可降低系统的灵敏度，使其更稳定。
因此，在实际应用中，PID处理措施主要包括以下几点：
-根据系统特性及控制要求，合理选择和整定PID参数；
-采用自动整定算法或者经验法进行参数整定；
-可根据需要采取PI、PD或者其它复合控制策略；
-在复杂工况下，可能还需要考虑抗积分饱和、抗微分干扰等措施；
-对于非线性、时变、大滞后等特殊系统，可能需要采用更为复杂的控制策略，如模糊PID、自适应PID等。
PLC的PID功能介绍
［S3］+ 7
~ [S3]+ 19 — — PID运算占用
［S3］+ 20 输入变化量（增方）警报设定值 0~32767 由用户设定ACT（［S3］+ 1）为K2~K7时有效，即ACT的Bit1 和Bit2至少有一个为1时才有效；
1为有输出变化量报警 Bit3 ~ Bit15不用
［S3］+ 2 输入滤波常数（L） 0~99（%） 对反馈量的一阶惯性数字滤波环节
［S3］+ 3 比例增益（K p） 1~32767（%）
［S3］+ 4 积分时间（T I） 0~32767（×100ms） 0与∝作同样处理
［S3］+ 5 微分增益 (K D) 0~100（%）
2）使用PID功能指令。现在很多中小型 PLC都提供PID控制用的功能指令，如FX2N系列PLC的PID指令。它们实际上是用于PID控制的子程序，与A/D、D/A模块一起使用，可以得到类似于使用PID过程控制模块的效果，价格却便宜得多。
3）使用自编程序实现PID闭环控制。有的PLC没有有PID过程控制模块和 PID控制指令，有时虽然有PID控制指令，但用户希望采用变型PID控制算法。在这些情况下，都需要由用户自己编制PID控制程序。
3. FX2N的PID指令
PID指令的编号为FNC88，如图6-36所示源操作数［S1］、［S2］、[S3]和目标操作数[D]均为数据寄存器D，16位指令，占9个程序步。［S1］和［S2］分别用来存放给定值SV和当前测量到的反馈值PV，［S3］~[S3]＋6用来存放控制参数的值，运算结果MV存放在［D］中。源操作数［S3］占用从［S3］开始的25个数据寄存器。
(完整版)PID控制算法与策略
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，①'2①，其中①是原来信号的最高频率。
从控制性能Smm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。
PID控制算法（PID控制原理与程序流程）
PID控制算法（PID控制原理与程序流程）⼀、PID控制原理与程序流程(⼀)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。
1、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。
2、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。
3、数字控制系统DDC图5-1-3 DDC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。
(⼆)模拟PID调节器1、模拟PID控制系统组成图5－1－4 模拟PID控制系统原理框图2、模拟PID调节器的微分⽅程和传输函数PID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。
a、PID调节器的微分⽅程式中b、PID调节器的传输函数3、PID调节器各校正环节的作⽤a、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。
b、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。
c、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。
模糊PID控制
Fuzzy - simulink有关模糊PID问题概述最近很多人问我关于模糊PID的问题，我就把模糊PID的问题综合了一下，希望对大家有所帮助。
一、模糊PID就是指自适应模糊PID吗？不是，通常模糊控制和PID控制结合的方式有以下几种：1、大误差范围内采用模糊控制，小误差范围内转换成PID控制的模糊PID开关切换控制。
2、PID控制与模糊控制并联而成的混合型模糊PID控制。
3、利用模糊控制器在线整定PID控制器参数的自适应模糊PID控制。
一般用1和3比较多，MATLAB自带的水箱液位控制tank采用的就是开关切换控制。
由于自适应模糊PID控制效果更加良好，而且大多数人选用自适应模糊PID控制器，所以在这里主要指自适应模糊PID控制器。
二、自适应模糊PID的概念根据PID控制器的三个参数与偏差e和偏差的变化ec之间的模糊关系，在运行时不断检测e及ec，通过事先确定的关系，利用模糊推理的方法，在线修改PID控制器的三个参数，让PID参数可自整定。
就我的理解而言，它最终还是一个PID控制器，但是因为参数可自动调整的缘故，所以也能解决不少一般的非线性问题，但是假如系统的非线性、不确定性很严重时，那模糊PID的控制效果就会不理想啦。
三、模糊PID控制规则是怎么定的？这个控制规则当然很重要，一般经验：(1)当e较大时，为使系统具有较好的跟踪性能，应取较大的Kp 与较小的Kd，同时为避免系统响应出现较大的超调，应对积分作用加以限制，通常取Ki=0。
(2)当e处于中等大小时，为使系统响应具有较小的超调，Kp应取得小些。
在这种情况下，Kd的取值对系统响应的影响较大，Ki的取值要适当。
(3)当e较小时，为使系统具有较好的稳定性能，Kp与Ki均应取得大些，同时为避免系统在设定值附近出现振荡，Kd值的选择根据|ec|值较大时，Kd取较小值，通常Kd为中等大小。
另外主要还得根据系统本身的特性和你自己的经验来整定，当然你先得弄明白PID三个参数Kp，Ki，Kd各自的作用，尤其对于你控制的这个系统。
pid控制
1.2.5 梯形积分PID控制算法
在PID控制律中积分项的作用是消除余差， 为了减小余差，应提高积分项的运算精度， 为此，可将矩形积分改为梯形积分。
梯形积t分的计算k 公e(i式) 为e(i：1)
e(t)dt
T
0
i0
2
1.2.6 变速积分算法
变速积分的基本思想是，设法改变积分项 的累加速度，使其与偏差大小相对应：偏 差越大，积分越慢；反之则越快，有利于 提高系统品质。
1.3.2 衰减曲线法
将PID控制器，置于纯比例控制作用下（即：积分系数Ti= ∞ 、 微分系数Td =0），用阶跃信号作为输入信号，然后从大到小 逐渐改变比例系数Kp ，直到使系统输出产生1/4的幅值衰减 过程，如下图所示。令此时的比例系数为K2，相邻两个波峰 （幅值相差4倍）间的时间间隔为T2，
1.1 PID控制原理
闭环控制系统原理框图
图中所示为控制系统的一般形式。被控量y(t)的检测值c(t)与给定值r(t) 进行比较，形成偏差值e(t)，控制器以e(t)为输入，按一定的控制规律 形成控制量u(t)，通过u(t)对被控对象进行控制，最终使得被控量y(t) 运行在与给定值r(t) 对应的某个非电量值上。
1.2.3 积分分离PID控制算法
具体实现的步骤是： 1、根据实际情况，人为设定阈值ε＞0； 2、当∣e (k)∣＞ε时，采用PD控制，可避免产生 过大的超调，又使系统有较快的响应； 3、当∣e (k)∣≤ε时，采用PID控制，以保证系统 的控制精度。
1.2.3 积分分离PID控制算法
积分分离控制算法可表示为： k u(k) kpe(k) ki e( j)T kd (e(k) e(k 1)) / T j0
计算机控制技术(第2版)部分课后题答案
第一章1、计算机控制系统是由哪几部分组成的？画出方框图并说明各部分的作用。
答:计算机控制系统由工业控制机、过程输入输出设备和生产过程三部分组成；框图P3。
1）工业控制机主要用于工业过程测量、控制、数据采集、DCS操作员站等方面。
2）PIO设备是计算机与生产过程之间的信息传递通道，在两者之间起到纽带和桥梁的作用。
3）生产过程就是整个系统工作的各种对象和各个环节之间的工作连接。
2、计算机控制系统中的实时性、在线方式与离线方式的含义是什么？为什么在计算机控制系统中要考虑实时性？（1）实时性是指工业控制计算机系统应该具有的能够在限定时间内对外来事件做出反应的特性；在线方式是生产过程和计算机直接相连，并受计算机控制的方式；离线方式是生产过程不和计算机相连，并不受计算机控制，而是靠人进行联系并作相应操作的方式。
（2）实时性一般要求计算机具有多任务处理能力，以便将测控任务分解成若干并行执行的多个任务，加快程序执行速度；在一定的周期时间对所有事件进行巡查扫描的同时，可以随时响应事件的中断请求。
3.计算机控制系统有哪几种典型形式？各有什么主要特点？（1）操作指导控制系统（OIS）优点：结构简单、控制灵活和安全。
缺点：由人工控制，速度受到限制，不能控制对象。
（2）直接数字控制系统(DDC) （属于计算机闭环控制系统）优点：实时性好、可靠性高和适应性强。
（3）监督控制系统（SCC）优点：生产过程始终处于最有工况。
（4）集散控制系统优点：分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调。
（5）现场总线控制系统优点：与DOS相比降低了成本，提高了可靠性。
（6）PLC+上位系统优点：通过预先编制控制程序实现顺序控制，用PLC代替电器逻辑，提高了控制是现代灵活性、功能及可靠性。
第二章1、什么是工业控制计算机？它们有哪些特点？答：工业控制计算机是将PC机的CPU高速处理性能和良好的开放式的总线结构体系引入到控制领域，是工业自动化设备和信息产业基础设备的核心。
计算机控制技术试卷及答案仅供参考
填空题（合计20分, 每题2分）1.工业控制机是指按生产过程控制旳特点和规定而设计旳计算机, 它包括硬件和软件两个构成部分。
2.计算机控制系统中常用旳控制器有可编程序控制器、工控机、单片机、DSP、智能调整器等。
3.在计算机控制系统中, 被测信号有单端对地输入和双端不对地输入两种输入方式。
4.ADC0809是一种带有8通道模拟开关旳8位逐次迫近式A/D转换器。
5.模拟量输入通道旳任务是把从系统中检测到旳模拟信号, 变成二进制数字信号, 经接口送往计算机。
6.信号接地方式应采用一点接地方式, 而不采用多点接地方式。
7.按极点配置设计旳控制器一般有两部分构成, 一部分是状态观测器, 另一部分是控制规律。
8.模块化程序设计一般包括自顶向下和自底向上两种设计措施。
9.线性表、数组、堆栈和队列旳共同特点是规定持续旳存储单元来次序寄存数据元素。
10.计算机控制系统旳输入变送器和输出执行机构旳信号统一为0~10mA DC或4~20mA DC。
二、名词解释（合计30分, 每题5分）1.采样过程按一定旳时间间隔T, 把时间上持续和幅值上也持续旳模拟信号, 变成在时刻0、T、2T、…kT旳一连串脉冲输出信号旳过程。
2.地线是信号电流流回信号源旳地阻抗途径。
”3.数字程序控制就是计算机根据输入旳指令和数据, 控制生产机械(如多种加工机床)按规定旳工作次序、运动轨迹、运动距离和运动速度等规律自动地完毕工作旳自动控制4.数据是描述客观事物旳数、字符, 以及所有能输入到计算机中并被计算机程序处理旳符号旳集合。
5.积分饱和假如执行机构已到极限位置, 仍然不能消除偏差时, 由于积分作用, 尽管计算PID差分方程式所得旳运算成果继续增大或减小, 但执行机构已无对应旳动作三、选择题（合计15分, 每题3分）1.下列不属于数字控制方式旳是（ C ）A.点位控制B.直线控制C.网格控制D.轮廓控制2.8位旳A/D转换器辨别率为（ C ）A.0.01587B.0.007874C.0.003922D.0.00097753.专家控制系统大体可以分为（D ）①专家自整定控制②专家自适应控制③专家监督控制④混合型专家控制⑤仿人智能控制A.①②③⑤B.②④⑤C.②③④⑤D.①③④⑤4.一种8位旳A/D转换器(量化精度0.1%), 孔径时间3.18µm, 假如规定转换误差在转换精度内, 则容许转换旳正弦波模拟信号旳最大频率为（ B ）A.5HzB.50HzC.100HzD.500Hz5.某热处理炉温度变化范围为0~1350℃, 经温度变送器变换为1~5V旳电压送至ADC0809, ADC0809旳输入范围为0~5V, 当t=KT时, ADC0809旳转换成果为6A, 此时炉温为（C ）A.588.98℃B.288.98℃C.361.23℃D.698.73℃四、简答题（合计20分, 每题5分）1.什么是干扰, 干扰来源, 抗干扰措施。
PID算法改进及应用现状
PID算法及标准PID算法的改进摘要PID控制器具有结构简单、容易实现、控制效果好、鲁棒性强等特点，是迄今为止最稳定的控制方法。
它所涉及的参数物理意义明确，理论分析体系完整，并为工程界所熟悉，因而在工业过程控制中得到了广泛应用。
从实际需要出发，一种好的PID控制器参数整定方法，不仅可以减少操作人员的负担，还可以使系统处于最佳运行状态。
因此，对PID控制器参数整定法的研究具有重要的实际意义。
本文介绍了PID控制技术的发展历史和研究进展。
分析了传统的模拟和数字PID控制算法，并对传统的PID控制算法进行微分项和积分项的改进，学习了几种比较普遍运用的方法，如不完全微分PID控制算法、微分先行、遇限消弱积分PID控制算法等。
在学习的基础上，提出了一种自整定参数的专家模糊PID控制算法，由仿真结果可以看到，这种参数自整定方法与一般控制方法（抗积分饱和控制法）相比，在调节时间、抑制超调量、稳定性都要好，可以在工业上推广使用。
1 引言PID控制器以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。
光学表面等离子共振（SPR）生物传感技术受温度影响很大，因此设计高精度的温度控制器对于生物分析仪十分重要。
在工业过程控制中，目前采用最多的控制方式依然是PID方式，即使在日本，PID控制的使用率也达到84.5%。
它具有容易实现、控制效果好、鲁棒性强等特点，同时它原理简单，参数物理意义明确，理论分析体系完整，并为工程界所熟悉，因而在工业过程控制中得到了广泛应用。
尽管自1940年以来，许多先进控制方法不断推出，但PID控制器仍被广泛应用于冶金、化工、电力、轻工和机械等工业过程控制中。
然而，在实际的应用中，许多被控过程机理复杂，具有高度非线性、时变不确定性和纯滞后等特点，特别是在噪声、负载扰动等因素的影响下，参数复杂烦琐的整定过程一直困扰着工程技术人员。
为了减少参数整定的工作量，克服因环境变化或扰动作用造成系统性能的降低，就要提出一种PID控制参数的自动整定[3]。
dsp控制的原理及应用
DSP控制的原理及应用1. 前言数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）是用数字计算机或专用数字处理设备来处理连续时间的模拟信号或离散时间的数字信号的技术。
DSP控制将DSP技术与控制系统相结合，实现对控制系统的设计和优化。
2. DSP控制的原理DSP控制的原理是利用数字信号处理技术对控制系统进行建模、设计和优化。
具体的原理包括以下几个方面：2.1 数字滤波数字滤波是DSP控制的基础。
通过对输入信号进行滤波，可以去除其中的噪声、干扰，提高系统的信噪比。
常用的数字滤波器包括均值滤波器、中值滤波器、低通滤波器等。
2.2 数字控制算法数字控制算法是DSP控制的核心。
常用的数字控制算法包括PID控制算法、模糊控制算法、自适应控制算法等。
这些算法通过对系统状态进行采样、分析和处理，生成控制信号来实现对系统的控制。
2.3 离散信号系统建模与仿真离散信号系统的建模与仿真是DSP控制的重要环节。
通过对实际控制系统进行离散化建模，可以方便地进行系统性能分析、控制器设计和优化。
常用的离散信号系统建模与仿真工具包括MATLAB、Simulink等。
2.4 系统辨识与参数估计系统辨识与参数估计是DSP控制的关键技术。
通过对实际系统的输入输出数据进行分析和处理，可以得到系统的数学模型和参数估计值，为控制器设计和优化提供基础。
常用的系统辨识与参数估计方法包括最小二乘法、最大似然法等。
3. DSP控制的应用DSP控制在各个领域都有广泛的应用。
下面列举几个常见的应用领域：3.1 电力系统控制在电力系统中，DSP控制技术可以应用于发电、输电和配电等环节。
通过对电力系统的建模和仿真，设计高效稳定的控制算法，可以提高电力系统的运行效率和稳定性。
常见的应用包括发电机控制、智能电网控制等。
3.2 自动化控制在自动化控制领域，DSP控制可以应用于工业控制系统、机器人控制系统等。
通过对系统的建模和仿真，设计智能控制算法，可以提高系统的自动化程度和控制精度。
计算机控制系统课后习题第五章2014
计算机控制技术第五 章 数字PID控制算法自动化学院 黄国辉Email: hgh817@ Tel: 86919133 QQ: 51137273307:00第5章 数字PID控制算法模拟PID调节器一、模拟 PID 调解器 一、模拟 PID 调解器PID 控制表示比例（Proportional）－积分（Integral） －微分（Differential）控制。
设 PID调节器如图5-1所示，其 输入输出关系为Kp E(s) Kp /(Tis) e(t) KpTd s u(t)图5-1 PID调节器方框图U(s)⎡ 1 u (t ) = K p ⎢e(t ) + Ti ⎣07:00de(t ) ⎤ ∫0 e(t )dt + Td dt ⎥ ⎦t2第5章 数字PID控制算法模拟PID调节器各控制分量的作用如下： (1) 比例（P）控制成比例地反映控制系统的偏差信号，偏差一旦产生，控制器立即产 生控制作用，以减少偏差。
(2) 积分（I）控制主要用于消除静差，提高系统的无差度。
积分作用的强弱取决积 分时间常数，越大，积分作用越弱，反之则越强。
系统无稳态误 差的条件是系统前向通道中至少含有积分环节 。
(3) 微分（D）控制能反映偏差信号的变化趋势（变化速率），并能在偏差信号值变得 太大之前，引入一个有效的早期修正量，从而加快系统的响应，减 少调节时间。
07:00 3第5章 数字PID控制算法基本数字PID调节器二、基本数字 PID 调解器 二、基本数字 PID 调解器在计算机控制系统中，控制器是每隔一个控制周期进行 一次控制量的计算，并输出到执行机构。
计算机承担了数字 控制器的作用。
因此，要实现式 (5-1) 的 PID 控制规律，就要 进行时间离散化处理。
设控制周期为 T，在控制器的采样时刻时 t=kT ，对偏差、 积分运算和微分运算作如下近似变换：e(t ) ≈ e( kT ) ≈ e( k )∫ e(τ )dτ ≈ T ∑ e( jT ) ≈ T ∑ e( j )t 0 j =0 j =0kkde(t ) e( kT ) − e[( k − 1)T ] e( k ) − e( k − 1) ≈ ≈ dt T T07:00 4第5章 数字PID控制算法基本数字PID调节器在上述近似变换中，控制周期T必须足够短，才 能保证有足够的精度。
过程控制系统智慧树知到答案章节测试2023年青岛理工大学
第一章测试1.前馈控制是过程工业中最常用的控制策略，简单实用且应用广泛。
（）A:错B:对答案:A2.工业生产对过程控制的三项基本要求为：安全性.经济性和稳定性。
（）A:错B:对答案:B3.调节时间是反映控制系统快速性的一个指标。
（）A:对B:错答案:A4.余差是系统的最终稳态偏差，即过渡过程终了时新稳态值与设定值之差。
（）A:对B:错答案:A5.过程控制系统由被控对象.测量变送器.控制器和调节器组成。
（）A:错B:对答案:A第二章测试1.建立动态数学模型的基本方法有机理分析法和经验建模法。
（）A:错B:对答案:B2.为了简化控制系统的分析和设计，常把执行机构.控制器和测量变送环节结合起来考虑，看作是一个广义对象。
（）A:对B:错答案:B3.控制阀的气关形式就是（）A:无信号，阀开B:信号增大，开度减小C:无信号，阀关D:信号增大，开度增大答案:AB4.DDZ-III型仪表的标准信号范围为0~10mADC。
（）A:错B:对答案:A5.测量变送环节的滞后，包括T和τ都会引起测量动态误差。
（）A:对B:错答案:A第三章测试1.纯比例控制器有一个缺点就是当设定值改变后总是存在一定的余差。
（）A:错B:对答案:B2.微分作用常用来抵消比例作用带来的不稳定趋势。
（）A:对B:错答案:B3.对于被控变量是温度的系统，控制器一般选用PID特性。
（）A:错B:对答案:B4.调节器参数的工程整定方法有（）A:衰减振荡法B:反应曲线法C:临界比例度法D:理论计算整定法答案:ABC5.比例作用是依据偏差大小动作的。
（）A:错B:对答案:B第四章测试1.串级控制系统主回路是随动控制系统。
（）A:对B:错答案:B2.串级控制系统参数整定步骤应为先副环后主环。
（）A:对B:错答案:A3.在串级控制系统中，主控制器设定值的类型分别为外给定。
（）A:对B:错答案:B4.串级控制系统主.副对象的时间常数之比，T01/T02＝3～10为好，主.副回路恰能发挥其优越性，确保系统高质量的运行。
基于PID控制的温度控制系统
摘要随着控制理论和电子技术的发展，工业控制器的适应能力增强和高度智能化正逐步成为现实。
其中以单片机为核心实现的数字控制器因其体积小、成本低、功能强、简便易行而得到广泛应用。
PID温度控制器作为一种重要的控制设备，在化工、食品等诸多工业生产过程中得到了广泛的应用。
本文主要讨论在过程控制中得到广泛应用的数字PID控制在单片机温度控制系统中的应用。
本文详细阐述了基于PID控制的温度控制系统的硬件组成、软件设计及相关的接口电路设计。
并且充分考虑了系统的可靠性，采取了相应的措施予以保证。
针对控制对象的特点，在系统辨识的基础上对系统的控制算法进行了仿真研究，并在单片机系统中实现了控制算法。
最后针对温控系统进行了实验，通过对实验数据的分析表明本文所述的基于PID控制的温度控制系统的设计的合理性和有效性。
关键词:单片机,温度控制,数字PID控制AbstractWith the improvement of control theory and electric technology, the intelligent control for industry has been accomplishing. The digital controller based on Microcontroller has been applied widely, as its cabinet cubage, low-cost, abundant function, simple and convenient. PID temperature controller, as an important control device, has been widely used in producing chemical products, foods and many other fields. The paper mainly introduces the application of the digital PID control algorithm, which, at present, is popularly used in digital control system, in Microcontroller temperature control system.The hardware and software of the temperature control system and the design of relevant interface circuit are described in this paper. The reliability of the system is specially considered, and a series of measures are realized. According to the difficulty to control of the system, methods of system control are analyzed based on the system identification, and realized the control algorithm in the Microcontroller system. The experiment data shows that the design of temperature control system based on Microcontroller is availability and rationality.Key words: Microcontroller, Temperature Control System, digital PID control目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.2 温度测控技术的发展与现状 (1)1.2.1 定值开关控温法 (2)1.2.2 PID线性控温法 (2)1.2.3智能温度控制法 (3)1.3 系统总体设计方案 (3)1.3.1 系统性能要求及特点 (3)1.3.2 系统硬件方案分析 (4)1.3.3 系统软件方案分析 (5)1.4 本文主要工作及章节安排 (6)1.4.1 本文主要工作 (6)1.4.2 本文结构安排 (6)第二章系统硬件设计 (7)2.1 系统硬件总体结构 (7)2.2 主控模块器件选型及设计 (7)2.2.1 单片机的选用 (7)2.2.2 单片机介绍 (8)2.2.3 主控模块设计 (9)2.3 输入通道设计 (10)2.3.1 Pt100温度传感器 (10)2.3.2 A/D转换 (12)2.4 输出通道设计 (14)2.4.1 温控箱的功率调节方式 (14)2.4.2 可控硅输出电路 (15)2.5 键盘电路设计 (17)2.6 显示电路设计 (18)2.7 保护电路设计 (19)2.8 硬件抗干扰措施 (20)第三章系统软件设计 (21)3.1 软件设计思想 (21)3.2 软件组成 (22)3.3 主程序模块 (22)3.4 数据采集模块 (23)3.5 数据处理模块 (24)3.5.1 数字滤波 (24)3.5.2 显示处理 (26)3.6 软件抗干扰措施 (26)第四章系统控制方案 (27)4.1 PID控制 (27)4.1.1 PID控制的发展 (27)4.1.2 PID控制理论 (27)4.1.3 PID控制算法 (28)4.2 温控箱数学模型的确定 (29)4.2.1 温控箱特性分析 (31)4.2.2 温控箱数学模型的辨识 (31)4.3 PID控制参数整定 (33)4.4 MATLAB仿真 (33)第五章结论 (35)5.1 总结 (35)5.2 展望 (35)参考文献 (37)致谢 (38)附录A (39)附录B (42)附录C (43)附录D (45)插图清单图2.1 硬件总体结构框图 (7)图2.2 AT89C52单片机DIP封装的引脚 (9)图2.3 复位电路和时钟电路 (9)图2.4 铂电阻温度传感器采样电路 (10)图2.5 AD7705引脚图 (13)图2.6 A/D转换电路 (14)图2.7 相位控制调功电压波形 (14)图2.8 通断控制调功电压波形 (15)图2.9 交流SSR工作原理框图 (16)图2.10 可控硅输出电路 (17)图2.11 键盘电路 (18)图2.12 显示电路 (19)图2.13 保护电路 (19)图3.1 前后台系统 (22)图3.2 主程序流程图 (23)图3.3 数据采集模块程序流程图 (23)图3.4 A/D转换程序流程图 (23)图3.5 去极值平均滤波程序流程图 (25)图4.1 PID控制系统原理框图 (27)图4.2 增量式PID控制算法程序流程图 (29)图4.3 通断时间比为10%的响应曲线 (32)图4.4 通断时间比为30%的响应曲线 (32)图4.5 PID控制仿真的Simulink框图 (33)图4.6 阶跃信号曲线 (34)图4.7 阶跃、误差响应曲线 (34)第一章绪论1.1 概述温度是生活及生产中最基本的物理量，它表征的是物体的冷热程度。
对标准PID算法的改进
第五章数字PID控制算法之二内容提要•对标准PID算法的改进对标准PID算法的改进饱和引起输出超调，甚至产生震荡，使系统不稳定。
基本思想：一旦控制量进入饱和区，则停止进行增大积分的运算。
１２一般PID积分分离PID开始引入积分作用Y (t )tP对标准PID算法的改进（4）对于增量式PID算法，由于执行机构本身是存储元件，在算法中没有积分累积，所以不容易产生积分饱和现象，但可能出现比例和微分饱和现象，其表现形式不是超调，而是减慢动态过程对标准PID算法的改进（8）对标准PID算法的改进（9）对标准PID算法的改进（10）对标准PID算法的改进（11）对标准PID算法的改进（12）对标准PID 算法的改进（13）但不适用脉冲性干扰较严重的场合11()N i i Y k x N ==∑对标准PID 算法的改进（14）1()Ni ii Y k C x ==∑11N i i C ==∑对标准PID算法的改进（15）对标准PID 算法的改进（16）离散化后整理为()1()()1f Y s G s X s T s==+RCT f =()(1)()(1)Y k X k Y k αα=-+-TT T f f +=α对标准PID算法的改进（17）对标准PID 算法的改进（18）()4321---+++=i i i i i e e e e e 1231234 1.50.50.5 1.5(33)6D i i i i i i i i i D D i i i i T e e e e e e e e e T T T T T T T e e e e T------∆----⎛⎫=+++ ⎪⎝⎭=+--对标准PID 算法的改进（19）1(1)i i iw w w σσ-=+-对标准PID 算法的改进（20）用代替，即：212--+-i i i e e e )2(21--+--i i i y y y ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-++-=∆---)2(211i i i D i I i i P i y y y T T e T T e e K u ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-+++-=∆---)2(211i i i D i I i i P i y y y T T e T T y y K u对标准PID 算法的改进（21）的符号关系为：若被控量继续偏离给定值，则这两项符号相同；被控量向给定值方向当时按正常规律调节；而当1i i e e --i I T e T εi e ε≤i e ε>1i i e e --系统的特征方程中包含有，因此会使系统的稳定性下降s p sp B es G s D e s G s D s G ττ--+=)()(1)()()(s e τ-虚线部分是带纯滞后补偿的调节器，其传递函数为经过纯滞后补偿控制，系统的闭环传递函数为)1)(()(1)()(s p e s G s D s D s D ττ--+=)()(1)()()(s G s D e s G s D s G p s p B +=-τ对标准PID 算法的改进（24）()()1f s s c p f K G s G s e e T sττ--==+()()(1)(1)1f s s p f K G s G s e e T s τττ--=-=-+对标准PID 算法的改进（25）计算反馈回路偏差：计算施密斯预估器的输出：先写成微分形式再转换为相应的差分方程式：其中，(3)计算反馈回路偏差：：1()()()e k r k y k =-1()e k 2()e k ()()(1)(1)()1f s NTs p f K Y s G s e e U s T sττ--=-=-+()y k τ()(1)[(1)(1)]y k ay k b u k u k N ττ=-+----f T a T T =+(1)f b K a =-21()()()e k e k y k τ=-()u k 222222()[()(1)]()[()2(1)(2)]P I D u k K e k e k K e k K e k e k e k ∆=--++--+-对标准PID 算法的改进（26）⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧+=∑-=)()]([)()(10'k E k E f j E k k j I I K P—实现了用比例作用消除大偏差，用积分作用消除小偏差的理想调节特性，从而完全消除了积分饱和现象—大大减小了超调量，可以很容易地使系统稳定，改善了调节特品质—适应能力强，一些用常规PID控制不理想的过程可以采用此种算法—参数整定容易，各参数间的相互影响小—二者很类似，但调节方式不同。
卡尔曼滤波器的PID控制：kalman的PID控制教程(MATLAB优化算法案例分析应用PPT课件)
MATLAB优化算法案例分析与应用
•2 基于卡尔曼滤波器的PID控制
2.1 含噪音信号的滤波常见处理方法
（1）FIR 滤波器
重复100次，
0.11
平 均 MSE
0.105
0.1
0.095
0.09
0.085
0.08
0.075
0.07
0.065 0
10 20 30 40
50 60 70
80 90 100
x=A*x+Mn*(yv(k)-C*A*x);
ye(k)=C*x+D;
%滤波值
errcov(k)=C*P*C'; 值
%估计量协方差
%Time update x=A*x+B*u(k);
u_2=u_1;u_1=u(k); y_2=y_1;y_1=ye(k);
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•2 基于卡尔曼滤波器的PID控制
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•2 基于卡尔曼滤波器的PID控制
2.1 含噪音信号的滤波常见处理方法
卡尔曼滤波理论，该理论采用时域上的递推算法在数字计算机上进行 数据滤波处理。通过不断的更新和矫正协方差值，通过不断的获取系统测量 值，不断的把covariance递归，从而估算出最优估计值。Kalman滤波具有 实时性，通过测量跟踪实现信号的分析处理，较 LMS 滤波器和 FIR 滤波器 ，具有误差小、实时效果好、滤波平滑等特点，广泛应用于动态多变量系统 状态建模中。
图18 无滤波器时PID控制阶跃响应（M=1）
yd,yout
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•2 基于卡尔曼滤波器的PID控制
2.3 采用卡尔曼滤波PID控制
pid对iir滤波的算法实现
pid对iir滤波的算法实现
IIR滤波是指Infinite Impulse Response滤波，它是一种数
字滤波器，具有无限脉冲响应。
IIR滤波器的实现通常使用差分方
程或者递归形式。
其中，PID控制器是一种常见的控制算法，用于
控制系统中的反馈回路。
下面我将从几个角度来讨论PID对IIR滤
波的算法实现。
首先，我们可以将PID控制器的P、I、D部分分别对应到IIR
滤波器的不同部分。
P部分对应IIR滤波器的前馈路径，I部分对应IIR滤波器的反馈路径，而D部分对应IIR滤波器的差分路径。
这样，我们可以将PID控制器的算法直接应用到IIR滤波器的设计中。
其次，PID控制器的算法可以通过离散化的方式应用到IIR滤
波器的设计中。
离散化是指将连续时间系统转换为离散时间系统的
过程。
通过离散化，我们可以将PID控制器的算法转换为适用于
IIR滤波器的离散时间算法，从而实现PID对IIR滤波的算法实现。
此外，我们还可以将PID控制器的自整定算法应用到IIR滤波
器的设计中。
自整定算法是指通过对系统的响应进行分析和调整，
使得系统能够自动调节参数以达到最优的控制效果。
将自整定算法
应用到IIR滤波器的设计中，可以使得滤波器能够根据输入信号的
特性自动调节参数，从而提高滤波器的性能和稳定性。
总的来说，PID控制器的算法可以通过直接应用、离散化以及
自整定等方式实现对IIR滤波器的算法实现。
这些方法可以帮助我
们设计出性能优越的IIR滤波器，从而更好地满足实际应用的需求。
基于综合滤波算法与模糊PID控制的温度控制系统
基于综合滤波算法与模糊PID控制的温度控制系统李幸;周凤星;严保康【摘要】为满足某氮氧化物(NOx)传感器精度测试系统\"传感器温度应维持在750℃以确保测试结果的准确性\"的要求,提出了一种综合滤波算法(以中位值、滑动平均、消抖滤波法及平移不变量小波去噪法为基础)用来消除噪声对温度信号的干扰,并辅以模糊自适应PID控制以维持传感器温度在750℃左右.实验证明:该综合算法可消除大部分噪声的干扰,能使传感器温度稳定在750±1℃,满足了检测系统的需要.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】6页(P77-81,96)【关键词】中位值;滑动平均;消抖滤波法;平移不变量小波去噪;模糊自适应PID控制【作者】李幸;周凤星;严保康【作者单位】武汉科技大学信息科学与工程学院,湖北武汉 430081;武汉科技大学信息科学与工程学院,湖北武汉 430081;武汉科技大学信息科学与工程学院,湖北武汉 430081【正文语种】中文【中图分类】TP2740 引言温度是现代化工业生产中重要的被控参数之一，对温度的有效控制对于保证生产质量具有重大的现实意义和理论价值[1]。
因此，准确的温度检测方法与合理的温度控制策略对于提高工业生产的精度与效率，其重要性是不言而喻的。
热敏电阻是一种阻值会随着温度变化而变化的功能半导体，阻值随温度的升高而增大的一类热敏电阻，称之为正温度(positive temperature coefficient,PTC)系数热敏电阻。
PTC 热敏电阻具有灵敏度高、工作温度范围宽、体积小、使用方便、易加工且可大批量生产、稳定性好以及过载能力强等优点，因此在工业控制等需要温度检测和控制的领域得到广泛应用。
对于待检测灵敏度的NOx传感器，其内部含有PTC热敏电阻，且温度与热敏电阻阻值存在一一对应的关系。
由于温度在很大程度上影响到测试的原始数据及结果等关键性因素，因此需要对传感器的温度进行严格的控制(750 ℃±5 ℃)。
智能温度控制仪使用说明书.
TCP系列 智能温度控制仪使用说明书首先感谢你选用赫明产品，CH系列是公司潜心研发的普及型智能温度控制仪。
它是以计算机芯片作为主控单元，采用多重数字滤波电路、干扰自动恢复、PID控制及自整定等功能。
产品具有测量精度高、控温准确稳定、抗干扰能力强、操作简单等优点、此款仪表适应性广、性价比极高。
产品符合《Q/320401HBD001-2000XMT系列PID智能温度调节仪》标准的要求□ 产品编制说明CH □ □ □ □ □ □ □ □ □ □ □（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）（9）（10）（11）□ 尺寸单位：毫米□ 面板各部分说明1、设定键2、左移键3、设定值加键4、设定值减键5、设定值窗口6、采样值窗口7、输出指示灯 8、报警1指示灯 9、报警2指示灯□操作1、在PID参数设定方式，每按一次（SET）键，将按顺序显示下表参数，但是根据订货规格，有些参数可能不出现，初始值也可能有所不同。
2、如需位式控制，请修改下列参数为Pv＝0 Dv＝下回差值，SPv＝0（无需回差值，则Dv＝0）2、自整定的准确使用控温精度对仪表而言关键是PID的参数要选择合理，但由于各种加热对象差异很大，PID参数也相差甚大，对非专业人士，可以通过自整定来达到较为理想的控温较果。
在参数自整定之前，先确定该控制系统是否允许在位式控制状态下（控制量是0%或100%）工作，若不允许，PID参数就须采用手工设置。
本仪表自整定的专家经验公式是根据自整定启动后的两次过冲幅值及自整定过程所用的时间经过运算后得出来的，因此启动自整定时测量值越是小于设定值，则自整定的效果越理想。
自整定过种中不要有异常的扰动（如负载的变化，打开箱门）和修改相关的参数（如测量值）的情况。
自整定给出的参数在某些情况下可能并不是最佳的，因此用户在某些使用过程中还须在此基础上进一步修改。
3、PID参数的手工整定当系统因环境温度变化很多或系统本身的差别造成系统控温达不到使用要求时，可依以下几种情况对PID参数进行调节，以达到使用要求：a)当系统在比例带范围内加热很少而又要冲温时，应增大比例带P。
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参考文献 :
图 2 具有限幅平均滤波的 PID 算法框图
一阶低 通 滤 波 器 的 传 递 函 数 为
G( S)
=
1 τS +
1
。
其中滤波器能够滤除的是高于截止频率
ωP
而低于
1 2
ωS (ωS 为采样频率) 的干扰 。将 G( S) 离散化可得 :
e’( n) = (1 - α) e’( n - 1) +αe ( n)
采用一阶数字滤波的 PID 算法框图如图 3 所示 。
图 3 具有一阶低通滤波的 PID 算法框图
3 结论
上文提出了针对不同的噪声和干扰 ,采用算术平 均滤波或一阶低通滤波对偏差信号 e ( n) 进行修正的 算法 ,实现对微机控制系统中 PID 控制算法的改进 。 从对一温度测控系统采用限幅平均滤波修正 PID 算式 的偏差的仿真结果 (图 4) 看 ,控制精度得到较大改善 ,
入的尖峰脉冲干扰 , 其特征是作用时间短而幅 值大 ,远远偏离预定值 。故可通过数字平均滤 波 ,即进行连续多次采样然后求平均值的方法 滤除 。该算法对于常见的快速随机干扰滤波效果很好 (采样次数越多 , 精度越高 。但受系统灵敏度限制 , 一 般取采样次数为 3～7 的奇数) 。实际使用的平均滤波 算法又有限幅平均 (通过排序找出偏离真值最大的两 个采样值加以剔除后对剩下的 N - 2 个采样值再求平 均) ,加权平均滤波 (当采样通道干扰统计特性已知时 , 对 N 次采样值分别乘以不同的加权系数后再求平均 , 以提高对系统参数变化趋势的辨识) 、滑动平均滤波 (本次采样值只取一次 ,将本次采样值与前若干次采样 值一起求平均作为本次采样值以提高滤波速度) 等多 种形式 ,可根据系统实际干扰特点和控制要求灵活选 用。 采用限幅平均滤波的数字 PID 控制算法框图如图 2 所示 。 2. 2 一阶数字滤波 在中低速数据采集微机控制系统中 ,采集信号频带 较窄 ,对滤波器要求不高 ,使用一、二阶滤波器即可。根
收稿日期 : 2002 - 02 作者简介 : 王春玲 (1965 - ) ,女 ,讲师 ,主要从事微机及测控技术的教学与研究 。
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
[1 ] 谢剑英. 微型计算机控制技术[M] . 国防工业出版社 ,1991. [2 ] 李杏春 ,等. 8098 单片机原理及实用接口技术 [ M] . 北京航
空航天大学出版社 ,1996.
(许雪军编发)
LabVIEW 6. 1 增强了
基于 Web 的测量功能
NI LabVIEW 6. 1 可以非常快速方便的从世界任何 地方利用 Web 浏览器来控制自己的应用程序 。只需 用鼠标点几下 ,工程师们就能够立即将应用程序的前 面板嵌入到 Web 浏览器中 。这种方式可以大量节省 开发时间和费用2特别是在远程系统的开发中效果更 加明显 。利用这一特性 ,全公司不同部门间同事 ,甚至 全世界不同地区的同事 ,都能够登陆到同一个系统中 , 并在第一时间内查看应用程序 ;在不同的办公室或家 中对硬件进行控制 。
关键词 : PID 控制算法 ;算术平均滤波 ;一阶递推滤波
Improving the PID2control Using Digital Filter
WANG Chun2ling1 ,DONG Bin2
(1. Department of Electromechanical Engineering , Taishan College , Tai’an 271000 , China ; 2. Shangdong Science & Technology University , Tai’an 271019 , China)
(2)
式中 e’( n) 、e’( n - 1) 分别为第 n 次和第 n - 1 次采样时滤波器的输出 ,α= 1 - e - T/τ,τ为滤波器时 间常数 (其值一般远小于 1 ,并取为 2 的负乘幂次 2 r) 。
采用 (2) 式对偏差信号 e ( n) 进行修正 , 将修正值 e’( n) 作为第 n 次采样时的偏差信号代入 (1) 式进行 计算 ,即可降低以至消除高频干扰和交流噪声对数字 PID 控制的影响 。
种采样控制 ,必须根据采样时刻的偏差值计算输出控
制量 。
理论上 , 偏差信号 e ( n) 是测量值 S ( n) 与真值之
差 ,实际中由于真值不可得 , 由设定值 r 代替 , 故有 :
e ( n) = S ( n) - r ( n) 。由于测量通道中各种干扰、噪声
的存在导致 e ( n) 的不稳定 ,从而影响上述控制算法的
图 1 数字 PID 控制系统方框图
则 PID 算法可用下面常用增量形式描述 : Δu ( n) = u ( n) - u ( n - 1) = Kc{ [ e ( n) - e ( n - 1) ] +
T e ( n) TI
+
TD [ e ( T
-
2e( n -
1)
+
e( n -
2)
]}
(1)
Abstract : This paper introduces the digital algorithm to improve the PID2control using arithmetical averaging filtering and first2order low2pass filtering. The result of simulation is also illustrated.
LabVIEW 6. 1 还进一步扩充了 LabVIEW 6i 已经具 有的测量功能 ,更大程度地提高测量和分析工作的精 度 、效率和速度 。全新的 、将获专利的点到点分析库增 强了程序性能和实时响应速度 。
© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
2002 年第 3 期
仪表技术
据信号通频带特征 ,滤波器有低通、高通、带通和带阻等 类型。在此以一阶低通滤波器为例给出其算法 (其他类 型滤波器只需将按归一化频率ωc = 1 设计的低通滤波 器作为原型 ,再加以适当的频率变换即可得到) 。
效果良好 。
— 33 —
采用平均滤波前后 PID 控制仿真结果比较
Key words : PID2control algorithm ; digital averaging filtering ; first2order filtering
本文探讨利用数字滤波改进 PID 控制性能的方 法。
1 PID 控制算法
数字 PID 控制算法是将模拟 PID 控制表达式离散 化得到 ,设控制系统如图 1 所示 ,
除了提供功能强大的新工具 ,以便使用者最大程 度的利用 Web 所带来的优势外 ,LabVIEW 6. 1 还采用 了最新的商业技术来扩展网络功能 。新版本的 Lab2 VIEW 与 Windows XP 配合协调 ,为工程师提供了新操 作系统增强的网络特性和稳定性 。另外 ,LabVIEW 6. 1 引入了无线红外数据通讯协议 ,可让工程师开发需要 与无线设备通讯的应用 ,例如 PDA 。工程师还能够利 用 LabVIEW 直接汇入/ 汇出 XML 格式的数据 ,以快速 将 VI 与系统内其他 Web 或数据库应用集成起来 。
精度 ,使整个控制系统性能下降。为此 , 考虑利用数字
滤波对测量通道干扰加以滤除 ,以保证偏差 e ( n) 稳定。
2 数字滤波技术及实现
由于一般采样通道中的干扰以尖峰脉冲干扰和高 频电磁干扰居多 ,适用的数字滤波算法主要有算术平 均滤波和一阶数字滤波两种 。
2. 1 算术平均滤波 雷电或大电感负载的起动 、制动等原因引
— 32 —
仪表技术
2002 年第 3 期
采用数字滤波改进 PID 控制
王春玲1 ,董滨2 (11 泰山学院 机电系 ,山东 泰安 271000 ;21 山东科技大学 机电学院 。山东 泰安 271019)
摘要 : 分析数字滤波对改善 PID 控制性能的作用 ,介绍了用算术平均滤波和一阶低通滤波实现的改进型 PID 控制的数字算法 , 并给出仿真的结果 。
式中 u ( n) 为第 n 次采样时刻微机输出 ,Δu ( n)
为第 n 次采样时刻微机输出的增量 ; e ( n) 为第 n 次采
样时刻的采样偏差信号 ; T 为采样周期 ; Kc 为调节器 的比例增益 ; TI 为调节器积分时间常数 ; TD 为调节器 微分时间常数 。由 (1) 式可知 ,数字 PID 控制实际是一