PID调节器

PID调节器

一、设计要求

比例系数、积分时间、微分时间可调，参数自定义。

P、PI、PD、PID可分别设置。

二、设计方案

模拟式PID调节器得电路结构

比例、积分、微分电路经过不同得组合、变换可得到三种不同得结构形式。它们具体如下：结构一:一体式模拟PI D调节电路结构。顾名思义，“一体”即将比例积分微分三者合为一体，用单一结构实现P ID调节功能,其结构限制了其只能实现PID这一单一得调节功能，并且，在调节过程中，无法保证P、I、D调节得独立进行。

结构二:串联式模拟PID调节电路结构。“串联”即将比例电路、比例积分电路、比例微分电路输入与

输出依次串联起来，三者依次作用。其结构形式决定了其输出只能为P、PL PI D运算后得结果。

三、具体电路设计及工作原理说明

该电路分别曲三个模块构成，分别就是比例电路，积分电路，微分电路。三个模块可以分别单独输出或者两两结合，也可以三个模块同时进行输出。

I、比例运算

当J 3、J6断开，J4闭合。J1向上拨接通，J 2向下拨接通时。电路为比例电路。

2、积分电路

当J4、J6断开,J 3闭合。J I、J 5向上接通,J 2任意状态时,电路为积分电路。3、微分电路

当J4、J3断开,J6接通,J5向上接通时，电路为微分电路。

4、比例积分电路

当J3、J6断开J4接通J1向下接通J 6向上接通时，电路为比例积分电路。

5、比例微分电路

当J 3、J6断开,J4接通,J 1、J2、J 5向上接通时，电路为比例微分电路。

6、比例积分微分电路

当J3、J6断开J 4接通,JI. J 5向下接通J2任意状态时，电路为比例积分微分电路。

四、测试结果

1、比例运算

今Oscilloscope-XSCl

Q

—

ey

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2、积分运算

3、微分运算

4、比例积分运算

Timebase

Scale 120

ms/Div

X positio n lyf7 Add| B/A| A/E Ch annel 艮

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T2-T1

Time Channel.A ChanneLB

900.033 ms-136.076 kV206.085 mV Reverse

Save Ext. Trigger

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| V Channel A

Scale |200 kV/Div Y

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AC 0 DC

AC | o I DC" -j

5、比例微分运算

侮Oscilloscope-XSCl

6、比例枳分微分运算窃Oscilloscope-XSCl

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Time Channel A Channel B

2.000 s-188.654 kV-535.663 mV Reverse

Save Ext. Trigger

C Channel A

Scale |200kV/Div

Y position

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Scale 120 ms/Div

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Y position

Trigger

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Level

AC | 0 [PC^ J (^1

Type

1

°

Sing. | Nor. | Auto ||None

五、总结

PID调节规律就是自动控制系统中常见而典型得控制策略，其中

模拟式P ID器就是最基木得实现手段与方式。

模拟式PID调节电路主要有三种不同得结构形式:一体式、串联式以及并联式结构,这几种调节电路结构主要由比例、积分、微分三种基木电路构成。各种电路有着不同得调节规律：比例调节规律得作用就是，偏差一出现就能及时调节，但调节作用同偏差量就是成比例得，调节终了会产生静态偏差;积分调节规律得作用就是，只要有偏差，就有调节作用，直到偏差为零，因此它能消除偏差。但积分作用过强,又会使调节作用过强，引起被调参数超调，甚至产生振荡；微分调节规律得作用就是，根据偏差得变化速度进行调节，因此能提前给出较大得调节作用，大大减小了系统得动态偏差量及调节过程时间。但微分作用过强,又会使调节作用过强，引起系统超调与振荡。木文中所研究得主要就是“并联”式模拟P ID调节电路，根据不同得需求可以用其构成P调节、PI调节、PD调节以及PID调节功能。调节功能得选择就是基于数字器件二一四线数据选择器(74LS13 9)、六反相器(7 4LS 0 4)以及四传输门(CC4066B D)实现得。

针对P、PI、PD、PID调节,在给定IV得阶跃信号得条件下，利用Mui tisimlO分别作了电路仿真,通过波形得变化清晰地说明了各电路得调节作用。