PID控制器PPT课件

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PID控制经典PPT

PID控制经典PPT
PID控制广泛应用于各种工业过程控制系统中,如温度、压力、流量等。
PID控制的基本概念
03
微分控制
通过微分项预测误差的变化趋势,提前调整输入信号,以减小超调和缩短调节时间。
01
比例控制
通过调整输入信号的比例系数,对误差进行直接控制,以快速减小误差。
02
积分控制
通过积分项对误差进行累积,并调整输入信号,以消除长期误差。
频率响应法
通过分析系统的频率特性,如幅频特性和相频特性,来评估PID控制器的性能,主要关注系统的稳定性和抗干扰能力。
误差积分法
通过对系统误差进行积分,得到一个反映系统误差累积的指标,以此评估PID控制器的性能,关注系统误差的控制能力。
阶跃响应法
通过调整比例系数,改变系统的放大倍数,影响系统的响应速度和稳态精度。适当增大比例系数可以提高系统的响应速度,但过大会导致系统不稳定;适当减小比例系数可以减小超调量,但过小会导致系统响应迟缓。
PID控制器在机器人控制系统中具有重要的作用,是实现机器人精确控制的关键之一。
04
PID控制的改进与发展
模糊PID控制
总结词:模糊PID控制是一种将模糊逻辑与PID控制相结合的方法,通过模糊化处理将不确定性和非线性因素引入PID控制器中,提高系统的鲁棒性和适应性。
神经网络PID控制
总结词:神经网络PID控制是一种基于神经网络的PID控制器,通过神经网络的自学习和自适应能力,实现对PID参数的在线调整和优化。
pid控制经典
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目录
PID控制理论概述 PID控制器的设计 PID控制的应用 PID控制的改进与发展 PID控制性能的评估与优化
01
PID控制理论概述

pid控制PPT课件

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k
Kpe(k)Ki e(j)Kde(k)e(k1) j0
式中,u(k)为第k次采样时刻的控制器的输出值; e (k-1)和e (k)分别为第(k-1)次和第k次采样时刻的偏差值。
只要采样周期T足够小,数字PID控制与模拟PID控制就会十分
精确的接近。
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12
1.2.2 增量式PID控制算法
e(k )
0 e(k )
e(k) e0 e(k) e0
式中,e(k)为位置跟踪偏差,e0是一个可调参数,其 具体数值可根据实际控制对象由实验确定。若e0值 太小,会使控制动作过于频繁,达不到稳定被控对象
的目的;若e0太大,则系统将产生较大的滞后。
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35
1.2.9 带死区的PID控制算法
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。
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1
1.1 PID控制原理
模拟PID控制系统原理框图
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2
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3
1.1 PID控制原理
PID控制器各环节的作用如下:
(1)比例环节的数学式表示是:
Kp e(t)
在模拟PID控制器中,比例环节的作用是对偏差量e(t)瞬间 作出反应, 产生相应的控制量u(t),使减少偏差e(t)向减小的 方向变化。控制作用的强弱取决于比例系数Kp, Kp越大, 控制作用越强,则过渡过程越快,控制过程的静态偏差ess 也就越小,但是Kp越大,也越容易产生振荡,增加系统的超 调量,系统的稳定性会变差。

《PID控制原理》课件

《PID控制原理》课件

智能PID控制器
随着人工智能技术的发展,将人工智能算法与PID控制器相结合,形成智能PID控制器,可以自动调整PID控制器的参数,提高控制效果。
自适应PID控制器
自适应PID控制器可以根据系统参数的变化自动调整PID控制器的参数,提高系统的适应性和鲁棒性。
多变量PID控制器
多变量PID控制器可以同时控制多个变量,提高系统的控制精度和效率。
02
CHAPTER
PID控制器的参数整定
PID控制器参数对系统性能的影响
PID控制器的参数直接决定了系统的响应速度、超调量、调节时间和稳定性等性能指标,因此合理整定PID控制器参数对控制系统至关重要。
PID控制器参数与系统动态特性的关系
PID控制器参数的选择与系统的动态特性密切相关,不同的系统需要不同的PID参数配置,以实现最佳的控制效果。
根据系统特性选择合适的PID控制器参数
不同类型的系统具有不同的动态特性,需要根据系统的具体情况选择合适的PID参数。例如,对于快速响应系统,应选择较大的比例增益和较小的积分时间常数;对于慢速响应系统,应选择较小的比例增益和较大的积分时间常数。
逐步调整PID控制器参数
在调整PID控制器参数时,应遵循逐步调整的原则,先调整比例增益,再调整积分时间常数和微分时间常数。每次调整后都需要观察系统的响应特性,根据实际情况进行调整。
微分环节
比例环节
根据误差信号的大小,成比例地调整输出信号。当误差较大时,输出信号也相应增大,以迅速减小误差;当误差较小时,输出信号逐渐减小,以避免超调。
积分环节
对误差信号进行积分运算。积分环节的作用是消除静差,提高系统的控制精度。通过积分运算,可以逐渐减小误差,直到误差为零。
微分环节

Pid控制直流双闭环调速系统ppt课件

Pid控制直流双闭环调速系统ppt课件

比例部分
比例部分的数学式表示是:Kp*e(t)
在模拟 PID 控制器中,比例环节的作用是对偏差瞬间作 出反应。偏差一旦产生控制器立即产生控制作用,使控制量 向减少偏差的方向变化。控制作用的强弱取决于比例系数 Kp ,比例系数Kp越大,控制作用越强,则过渡过程越快, 控制过程的静态偏差也就越小;但是Kp越大,也越容易产生 振荡,破坏系统的稳定性。故而,比例系数Kp选择必须恰当, 才能过渡时间少,静差小而又稳定的效果。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的,应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失,增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
直流双闭环调速系统
单闭环直流调速系统 同开环调速系统一样,转速闭环调速系统
中电机的转速大小受转速给定电压Un*控制, 给定电压为零时,电机停止;给定电压增大 时,电机转速升高;给定电压减小时,电机 转速下降。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的,应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失,增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
整定方法
凑试法 临界比例法 经验法
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的,应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失,增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
这种算法的缺点是:由于全量输出,所以每次 输出均与过去状态有关,计算时要对ek进行累加,工作 量大;并且,因为计算机输出的uk对应的是执行机构的 实际位置,如果计算机出现故障,输出的u将大幅度变 化,会引起执行机构的大幅度变化,有可能因此造成严 重的生产事故,这在实生产际中是不允许的。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的,应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失,增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用

《PID控制原理》课件

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PID调节器
PID调节器的设计方法多种多样。本节将介绍手动调节法和自动调节法,以及它们在不同情况下的应用。
PID控制器的设计与应用
了解PID控制器的稳定性和性能分析,以及参数选取方法对于在实际工程中应用PID控制器至关重要。
结论
PID控制器有其优点和缺点。本节将总结这些,并展望PID控制器的未来发展 方向。
参考文献
掌握PID控制原理所需要的理论基础、应用知识以及T课件
简介
PID控制器是自动控制领域中常用的控制算法之一。本节将介绍PID控制器的 概述、应用场景以及与传统控制器的区别。
PID控制器原理
在PID控制器中,P(比例)、I(积分)、D(微分)控制器起着重要的作用。了解这些基本原理是理 解PID控制器工作方式的关键。

专家PID控制课件

专家PID控制课件
在图1中, Ⅰ ,Ⅲ ,Ⅴ ,Ⅶ ,… 区域,误差朝绝对值减 小的方向变化,此时,可采取保持等待措施,相当于实施开
环控制; Ⅱ ,Ⅳ ,Ⅵ ,Ⅷ…区域,误差绝对值朝增大的方 向变化,此时,可根据误差的大小分别实施较强或一般的控
制作用,以抑制动态误差。
2、仿真实例
2、仿真实例 求3阶传递函数的阶跃响应
3 、程序代码
% 程序代码 % 专家PID控制仿真程序: exppid.m % Expert PID Controller clear all; close all; clc;
ts=0.001; sys=tf(5.235e005,[1,87.35,1.047e004,0]); % Plant dsys=c2d(sys,ts,'z'); [num,den]=tfdata(dsys,'v'); u_1=0;u_2=0;u_3=0; y_1=0;y_2=0;y_3=0; x=[0,0,0]'; x2_l=0; error_1=0; kp=0.6; ki=0.03; kd=0.01;
u(k)=u(k -1)+k1kpem(k)
如果此时误差的绝对值较小,即 e(k) <M2 ,可考虑实施
较弱的控制作用,即 u(k)=u(k -1)+k2kpem(k)
1、专家PID控制原理
(5) 当e(k) c (精度)时,说明误差的绝对值很小,此时加 入积分环节,减少稳态误差。
以上各式中, em(k)为误差的第k个极值; u(k)为第k次控 制器的输出; u(k -1)为第k -1次控制器的输出; k1为增益放 大系数, k1>1 ;k2为抑制系数, 0<k2<1 ;M1,M2为设定的 误差界限, M1>M2>0;k为控制周期的序号(自然数);c为任 意小的正实数。

计算机控制技术PID调节器的数字化实现教学PPT

计算机控制技术PID调节器的数字化实现教学PPT

y
1 Ti
e(t)dt
(5-2)
式中:Ti是积分时间常数,它表示积分速度的大小, Ti越大,
积分速度越慢,积分作用越弱。 积分作用的响应特性曲线如 图5-2所示。
PID调节器的数字化实现
积分作用的特点是调节器的输出与偏差存在的时间有关, 只要有偏差存在,输出就会随时间不断增长,直到偏差消除, 调节器的输出才不会变化。因此,积分作用能消除静差,但 从图5-2中可以看出,积分的作用动作缓慢, 而且在偏差刚 一出现时,调节器作用很弱,不能及时克服扰动的影响, 致 使被调参数的动态偏差增大,调节过程增长, 它很少被单独 使用。
PID调节器的数字化实现
模拟控制器的离散化方法
从信号理论角度来看,模拟控制器 就是模拟信号滤波器应用于反馈控制系 统中作为校正装置。滤波器对控制信号 中有用的信号起着保存和加强的作用, 而对无用的信号起着抑制和衰减的作用。 模拟控制器离散化成的数字控制器,也 可以认为是数字滤波器。
PID调节器的数字化实现
微分调节器的微分方程为
de(t) y TD dt
式中TD为微分时间常数。
(5-4)
PID调节器的数字化实现
微分作用响应曲线如图5-4所示。从图中可以看出,在t=t0 时加入阶跃信号,此时输出值y变化的速度很大:当t>t0时,其 输出值y迅速变为0。微分作用的特点是,输出只能反应偏差输 入变化的速度,而对于一个固定不变的偏差, 不管其数值多 大,根本不会有微分作用输出。因此,微分作用不能消除静差, 而只能在偏差刚刚出现时产生一个很大的调节作用。 它一般 不单独使用,需要与比例调节器配合使用,构成PD调节器。 PD调节器的阶跃响应曲线如图5-5所示。
PID调节器的数字化实现

PID讲解理论ppt课件

PID讲解理论ppt课件

个小电机带一台水泵进行压力闭环控制,一般只用PI控制。P=1-10,
I=0.1-1,D=0,这些要在现场调试时进行修正的。
6
图1 过程过渡质量指示图
上图是过程过渡质量指示图,也是干扰作用影响下的过渡过程, 用过渡过程衡量系统质量时,常用的指标有:
衰减比:前后两个峰值的比,如图1中的B:B’
余差: 就是过渡过程终了时的残余偏差,如图1中的C
微分(D)调节作用:微分作用反映系统偏差信号的 变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产 生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调 节作用消除。因此,可以改善系统的动态性能。在微分时 间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。此外, 微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输 出为零。微分作用不能单独使用。
I是解决动作响应的速度快慢的,可消除系统稳态误差,I变大时 响应速度变慢,反之则快;
D是消除静态误差的,提高系统动态特性,(减少超调量和反应
时பைடு நூலகம்),一般D设置都比较小,而且对系统影响比较小。
3
PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经 验数据以下可参照:
温度TIC:P=20~60%,I=180~600s,D=3-180s; 压力PIC: P=30~70%,I=24~180s; 液位LIC: P=20~80%,I=60~300s; 流量FIC: P=40~100%,I=6~60s。
经验法简单可靠,但需要有一定现场运行经验,整 定时易带有主观片面性。当采用PID调节器时,有多个整 定参数,反复试凑的次数增多,不易得到最佳整定参数。
5
下面以PID调节器为例,具体说明经验法的整定步骤:
A. 让调节器参数积分系数I=0,实际微分系数D=0,控制系统投入

单回路PID控制课件PPT

单回路PID控制课件PPT

智能窗帘能够根据室内光线和时间自动调节开合程度,提供舒适的居住
环境。
其他领域中的应用
无人机飞行控制
在无人机飞行控制中,PID控制器用于调节无人机的姿态、高度和速度等参数。通过传感器检测无人机的状态信 息,PID控制器输出相应的控制指令,确保无人机能够稳定、准确地完成各种任务。
机器人运动控制
在工业机器人和智能服务机器人中,PID控制器广泛应用于关节运动控制、轨迹跟踪和力控等领域。通过调节电 机的输入电压或电流,PID控制器能够使机器人关节运动的位置、速度和加速度达到期望的目标值,提高机器人 的运动性能和定位精度。
积分单元(I)
根据误差信号积分调节输 出,影响控制系统的稳态 误差。
微分单元(D)
根据误差信号的微分调节 输出,影响控制系统的动 态响应。
PID控制器的参数整定
比例系数(Kp)
调整系统增益,影响系统 响应速度和超调量。
积分系数(Ki)
调整系统稳态误差,影响 系统消除误差的速度。
微分系数(Kd)
调整系统动态响应,影响 系统对变化信号的响应速 度。
单回路PID控制系统
04
的调试与优化
系统调试的方法和步骤
设定参数
根据系统要求和工艺特性,选择 合适的PID参数,如比例增益、 积分时间常数和微分时间常数。
模拟测试
在模拟环境中对PID控制系统进 行测试,观察系统的响应特性 和稳定性。
现场测试
将PID控制系统安装到实际设备 上,进行现场测试,检查系统 的实际运行效果。
THANKS.
PID控制器的优缺点
优点
结构简单、稳定性好、调整方便 、易于实现等。
缺点
对参数整定要求较高,参数整定 不当可能导致系统性能下降;对 于某些非线性或时变系统,PID控 制效果不佳。

基于内模原理的PID控制器参数整定ppt课件

基于内模原理的PID控制器参数整定ppt课件
针对增压流化床(PFBC)的床层温度对象,在轴流风机流量不变 的情况下,通过改变给煤量由阶跃响应确定对象模型为:
e G(s) 0.7 50s 290s 1
根据上式,分别按IMC法、ZN法、CC法整定PID参数如下: IMC法:取ε=40,相应有KC=4.32s,TI=302.5,TD=11.81s; ZN法:KC=9.94,TI=100s,TD=25s; CC法:KC=11.57,TI=117.2s,TD=17.88s.
简介
内模控制方法是Garcia和Morari于1982年首先正式提出,以其简 单、跟踪调节性能好、鲁棒性强、能消除不可测干扰等优点,为控 制理论界和工程界所重视。1989年Morari透彻研究了内模控制的鲁 棒性和稳定性,并且由其他学者推广到非线性系统,蓬勃发展中的 神经网络也引入到内模控制中。内模控制还和许多其它控制方式相 结合,如内模控制与模糊控制、内模控制和自适应控制、内模控制 和最优控制、预测控制的结合使内模控制不断得到改进并广泛应用 于工程实践中,取得了良好的效果。
Tps 1
(12)
就以上过程模型做两点说明:(1)对于最小相位系统,只需令 a=0即可;(2)对于像电站粉锅炉主蒸汽温度系统之类的多容高阶大 惯性环节,可以等效为上式,不过a=0,而且这种等效造成的误差可 以达到相当满意的程度。
根据内模控制器设计步骤,对Gm(s)作如(7)、(8)形式分解,
得到:
e Gm (s) (1 as) ps ,Gm (s) Kp Tps 1
知,采用 1 形式的一阶低通滤波器即可。至此可以给出对一大
s 1
类系统的内模PID整定步骤:
(1)对被控对象模型进行低阶等效,得到(12)式的形式; (2)按(13)式进行模型分解; (3)根据(14)式求出(13)式在s=0处的各阶导数值; (4)取r=1,选取滤波器时间常数ε,据(17)式求D(S)在s=0处 的各阶导数值; (5)据(18)式求f(s)在s=0处的各阶导数值; (6)据(15)式求取PID控制器参数; (7)仿真验证或现场观察控制效果,若满意,则结束;若不满 意,则返回(4)重新选择ε。

PID控制经典PPT课件

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调节阀的开度(变化)才与偏差成比例。
超出这个“比例带”以外
调节阀已处于全关或全开的状态,调节器的输入与输出已不再保 持比例关系。
.
17
4.2 比例调节(P调节)
4.2.1 比例控制的调节规律和比例带 4.2.2 比例控制的特点 4.2.3 比例带对控制过程的影响
.
18
4.2.2 比例调节的特点
•如果Kc=1,则控制器输出u(t)变化在0~100%范围(对应阀 门的全关到全开),并与输入e(t)之间保持线性关系。 •Kc>1时,制器输出u(t)与输入e(t)之间的线性关系只在 -50%/Kc~50%/Kc满足。
.
11
4.2.1 比例控制的调节规律和比例带
• 当|e(t)|超出该范围时,控制器输出具有饱和特性
.
16
4.2.1 比例控制的调节规律和比例带
②δ具有重要的物理意义
u代表调节阀开度的变化量,δ就代表使调节阀开度改变
100% 即从全关到全开时所需要的被调量的变化范围。
例如,若测量仪表的量程为100℃,则δ=50% 就表示
被调量需要改变50℃才能使调节阀从全关到全开。
当被调量处在“比例带”以内
du Se
dt 0
图4-5 自力式气压控制阀结构原理图
.
33
4.3.1 积分控制的调节规律
2 积分调节的特点,无差调节
积分调节的特点是无差调节
t
u S edt 00
e
u
t
t
只要偏差不为零,控制输出就不为零,它就 要动作到把被调量的静差完全消除为止
而一旦被调量偏差e为零,积分调节器的输
出就会保持不变。
信号的积分成正比,即:

《离散PID控制器》课件

《离散PID控制器》课件

离散PID控制器的基本原理
离散PID控制器通过不断调整输出信号,使系统的误差逐渐减小,从而实现对 系统输出的精确控制。
比例部分根据当前误差的大小来调整输出,积分部分根据历史误差的累积来 调整输出,微分部分根据误差的变化速度来调整输出。
离散PID控制器的实现
采样周期与控制算法的关系是离散PID控制器实现中的关键问题,合适的采样周期可以提高控制的精度。 离散PID控制器的输入为系统当前的状态信息,输出为控制信号,它们通过控制算法要求来确定的,需要考虑动态响应和稳态误差等因素。
《离散PID控制器》PPT课 件
这是《离散PID控制器》的PPT课件,我们将深入了解离散PID控制器的定义、 原理、实现方法、应用以及其优缺点。
离散PID控制器的定义
离散PID控制器是一种常用的控制算法,用于调节系统的输出,以使其尽可能 接近预定的设定值。
PID控制器由比例(Proportional)、积分(Integral)、和微分(Derivative)三 个部分组成。
离散PID控制器的应用
电机控制中的离散PID控制器可以根据控制需求动态调整转速、转向和负载等 参数,提高系统的稳定性和性能。
温度控制中的离散PID控制器可以根据温度传感器的反馈来调节加热或制冷设 备,实现精确的温度控制。
液位控制中的离散PID控制器根据液位传感器的测量值来调节泵或阀门的开关, 保持液位在设定范围内。
离散PID控制器的优缺点
离散PID控制器的优点包括简单易懂、响应速度快、适用范围广。 离散PID控制器的缺点包括难以确定合适的参数、对系统抗干扰能力较弱。
总结
离散PID控制器在控制领域有着广泛的应用前景,可以在各种不同类型的系统 中实现精确的控制。

PID控制ppt课件

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精品课件
KI:积分控制作用放大倍数 现象:只要有偏差,控制器输出就不断变化。 结果:输出稳定在设定的85度上,即消除了 余差。
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人工操作(4):增加微分作用 由于温度过程容量滞后大,当出现偏差 时,其数值已经较大,因此,补充经验:根 据偏差变化的速度来开启阀门,从而抑制偏 差的幅度,使控制作用更加及时。
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积分控制作用总是滞后于偏差的存在,因 此它不能有效地克服扰动的影响,难以使 得控制系统稳定下来,因此积分控制作用 很少单独使用。
比例作用的输出与偏差同步,偏差大,输 出大,偏差小,输出小,因此控制及时。 而积分作用则不是。
精品课件
✓工业上常将比例作用与积分作用组合成比 例积分控制规律。
精品课件
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控制器的控制规律就是u(t)与e(t)之间的关系,
是在人工经验的基础上总结并发展的。 控制器的基本控制规律有: 比例、积分和微分
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反应器的温度控制
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人工操作过程分析
以蒸汽加热反应釜为例: 设反应温度:85度,轻 微放热反应 ➢ 操纵变量:蒸汽流量 ➢ 被控变量:反应温度 ➢ 干扰:蒸汽压力、进 料流量等
当流入的流量为一定值x0时,可以得出: y=x0t/S
如果x是变化的,即为t的函数,则
也就是说,若以流入的流量x作为输入,以移动距离y作为输出,则
油缸是个积分环节。
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4、 积分(I)控制规律(过去):
具有积分控制规律的控制器称为积分(I)控制器, 其传递函数为:
输出信号和输入信号的关系:
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微分控制的作用: 1、微分控制的作用是有偏差信号e(t)的当 前变化率de/dt预见随后的偏差将是增大还是减 少,增减的幅度如何。 2、微分控制的作用正比于偏差信号e(t)的 当前变化率,只能对偏差信号e(t)变化的速 度其反应,对于一个固定不变的偏差e(t)无 论其数值多大,根本不会有微分作用输出。
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的隶属度赋值表和各参数模糊控制模型
,应用模糊合成推理设计PID参数的模糊
矩阵表,查处修正参数代入下式计算
精选
18
Kp=Kp’+{e,ec}p
Ki=Ki’ + {e,ec}i
Kd=Kd’+{e,ec}d 在线运行过程中,控制系统通过对模糊 逻辑规则的结果处理、查表和运算,完 成对PID参数的在线自校正,其流程工作 图如下。
• 采样时间为1ms,采用模糊PID控制进行 阶跃响应,在第300个采样时间控制器输 出1.0的干扰,相应的响应结果如图
精选
21模Βιβλιοθήκη PID控制阶跃响应精选22
模糊PID控制误差响应
精选
23
控制器输出
精选
24
Kp,Ki,Kd自适应调整
精选
25
精选
9
自适应模糊PID控制器
• 随着计算机技术的发展,人们利用智能的 方法将操作人员调整经验作为PID参数的 初始值存入计算机,根据现场实际情况, 计算机能自动调整PID参数,这样就出现 了智能PID控制器。
• 这种控制要通过不断的数据收集与实践来 不断的调整参数初始值从而实现最佳状态。
精选
10
自适应模糊PID控制器
• 在模拟系统中,控制器最常用的控制规律是PID控制。 为了说明控制器的工作原理,先看一个例子。如图所 示是一个小功率直流电机调速原理图。给定速度n0(t) 与实际转速进行比较n(t),其差值e(t)=n0(t)-n(t),经过 PID控制器调整后输出电压控制信号u(t),u(t)经过功率 放大后,驱动直流电机改变其转速。
精选
19
流程图
入口 取当前采样值 e(k)=r(k)-y(k) ec(k)=e(k)-e(k-1) e(k-1)=e(k) e(k)、ec(k)模糊化 模糊整定detp、deti、detd 计算当前kp、ki、kd PID控制器输出
返回 精选
20
仿真
• 被控制对象为
Gpss38.7 532s523150040s70
作用:对当前时刻的偏差信号e(t)进行放大或衰减,控 制作用的强弱取决于比例系数;
特点:Kp越大系统动态特性越好,但Kp过大y(t)可能会 引起系统振荡使稳定性变差,也有可能出现比例 饱和现象。
缺点:不能消除静态误差。
精选
7
积分控制器的作用
作用:通过对误差累积的作用影响控制量,并通过系统 的负反馈作用减小偏差;
• 在线实时模糊自整定PID控制器控制方案原理如图所示。
精选
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Kp的模糊规则表
精选
14
Ki的模糊规则表
精选
15
Kd的模糊规则表
精选
16
自适应模糊PID控制器
• Kp,Ki,Kd的模糊控制规则表建立好后,可 根据如下方法进行Kp,Ki,Kd的自适应校正。
• 将系统误差e和误差变化率ec变化范围定义 为模糊机上的论域。
(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:反映偏差信号的变化趋势(变化速 率),并能再偏差信号变得太大之前,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, 减少调节时间。
精选
6
比例控制器的作用
e,ec={-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5}
精选
17
自适应模糊PID控制器
• 其模糊子集为
e,ec=(NB,NM,NS,O,PS,PM,PB)
• 子集中元素分别代表负大,负中,负小
,零,正小,正中,正大。设e,ec和 Kp,Ki,Kd均服从正态分布,因此可得出 各模糊子集的隶属度,根据各模糊子集
PID控制
精选
1
引言
• 在实际的过程控制与运动控制系统中,PID家 族占据有相当的地位,据统计,工业控制的控 制器中PID类控制占有90%以上。
• PID控制器是最早出现的控制器类型,因为其 结构简单,各个控制器参数有着明显的物理意 义,调整方便,所以这类控制器很受工程技术 人员的喜爱。
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PID控制原理
• 自适应模糊PID控制是以误差e和误差变化 ec作为输入,可以满足不同时刻的e和ec对 PID参数自整定的要求。利用模糊控制规 则在线对PID参数进行修改,便构成了自 适应模糊PID控制器。
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自适应模糊PID控制器
• PID参数模糊自整定是找出PID三个参数与 e和ec之间的模糊关系,在运行中通过不断 检测e和ec,根据模糊控制原理来对3个参 数进行在线修改,以满足不同e和ec时对控 制参数的不同要求,而使被控制对象有良 好的动、静态性能。
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自适应模糊PID控制器
• PID参数的整定必须考虑到在不同时刻三个参数的作用以 及相互之间的互联关系。
• 模糊自整定PID是在PID算法的基础上,通过计算当前系 统误差e和误差变化率ec,利用模糊规则进行模糊推理, 查询模糊矩阵表进行参数调整。
• 模糊控制实际的核心是总结工程设计人员的技术知识和 实际操作经验,建立合适的模糊规则表,得到针对 kp,ki,kd三个参数分别整定的模糊控制表。
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PID控制原理
模拟PID控制的控制规律为
其中:Kp —— 控制器的比例系数 Ki —— 控制器的积分时间,也称积分系数 Kd —— 控制器的微分时间,也称微分系数
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PID控制原理
简单来书,PID控制器各校正环节的作用如下:
(1)比例环节:成比例地反映控制系统的偏差信号e(t), 偏差一旦产生,控制器立即产生控制作用,以减少偏 差。
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PID控制原理
• 常规的模拟PID控制系统原理图如图所示。该系统由模 拟PID控制器和被控对象组成。图中,r(t)是给定值, y(t)是系统的实际输出值,给定值与实际输出值构成控 制偏差e(t),e(t)=r(t)-y(t),e(t)作为PID控制的输入,u(t) 作为PID控制器的输出和被控对象的输入。
特点:与e(t)存在全部时段有关,只要有足够的时间, 积分控制将能够消除稳态误差。
缺点:不能及时地克服扰动的影响。
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积分控制器的作用
作用:有助于减小 超调和调整时间,改善系统的动态 品质;
特点:反应e(t) 变化的速度,在偏差刚刚出现时产生很 大的控制作用,具有超前控制作用;
缺点:不能消除系统的稳态误差。
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