计控课设报告—PID

1.手自动及无扰切换

本设计中，通过扫描计算机按键来控制自动状态与手动状态的切换及量值的增减。这里的手动，实际上是由计算机实现的“软手动”

1）自动状态

当扫描到按键“A”时，系统切换为自动状态，由PID控制器计算偏差输出控制量。自动状态下，可通过“U”“D”两个按键分别实现设定值sp的加和减。由于算法本身对控制量有保持作用，可实现自动至手动的无扰切换。

2）手动状态

当扫描到按键“M”时，系统切换为手动状态，此时PID控制器不工作，由手操器直接改变控制量的加减，输出给对象。手动状态下，可通过“U”“D”两个按键分别实现控制量u2的加和减。

要实现手动的自动的无扰切换，需要使u(k)=0，即应使e(k-1), e(k-2)和u(k-1)=0

等历史状态清零，同时使切换时偏差e(k)=0。故在手动状态下，让主调的sp跟踪

pv，同时让副调的输入量u1跟踪反馈量x1，此时切换可实现无扰。

2.PID参数整定

根据对象特性，，初始PID参数为Ti=n*T，Td=（1/3~1/8）Ti。

设初始PID参数为：

PID1: Kp1=0.8, Ti1=10.0, Td1=3.3, Tf=6.0

PID2: Kp2=0.5, Ti2=1.0, Td1=0.3, Tf=1.0

发现前期控制量太小，控制作用太弱，后期控制量大，使超调量较大。故适当增大微分作用，减小积分作用，使系统受到阶跃扰动时，前期快速动作，同时可以减少超调量。

最终参数为：

3.纯迟延模块

传入参数：输入值、迟延时间、采样时间

迟延周期数等于迟延时间除以采样时间。将输入值存入一个队列，每个周期将历史值右移，固定周期后输出。此时输出值是数周期前的输入值，从而达到纯迟延的效果。

4.理想PID算法

5.实际PID 算法

6.理想PID与实际PID的区别其实就是实际PID加了一个低通滤波器，在阶跃响应最开

始时，保证微分有效作用下，减小微分作用带来的冲击，使输出不越限，以保护实际生产过程中的执行机构。

7.理想PID与实际PID的阶跃响应曲线，见图：