选择控制系统浙江控制学院

数字PID控制于玲浙江大学控制系2015/03/19概要数字PID控制的组成数字PID算法及其改进数字PID控制如何实现数字PID控制？数字PID的主要组成下面来看看各个组成部分过程传感变送采样、保持、A/D转换信号处理与滤波PID算法：正反作用设置；防积分饱和；微分处理；不灵敏区设置输出处理：手自动切换；输出限幅＋－设定值D/A转换信号采集——采样速率发生了什么？连续信号采样速度应多快？快速采样慢速采样信号采集——采样速率连续信号发生了什么？失真慢速采样失真：当采样速率与信号的变化相比太慢会造成失真。Shannon定理：采样频率必须大于等于信号最高频率的两倍。信号采集——信号保持保持会改变动态吗？连续信号零阶保持后的信号在执行控制期间信号保持为上次采样的值信号采集——信号保持连续信号保持后的近似连续信号与原始信号有约半个采样周期的纯滞后A/D转换传感变送A/D转换被测变量4～20mA0～2N－1量程硬件实现0～2N－1测量值软件实现课堂练习：A/D转换温度变送器的量程为50～150℃，输出为4～20mA。假设采用12位的A/D，当采样值为100000000000b时，实际的测量值是多少？℃11100000000000b22048转为十进制11121112502015050(21)02(15050)5010021mmYY数据处理数据有效性检查测量变送器失灵或故障会产生无效数据信号补偿有些信号需要进行补偿，如热电偶需要进行冷端温度补偿线性化处理有些信号与真实的物理量不是成线性关系，如差压变送器输出信号与真实的流量信号是开方关系，热电偶的热电势与所测温度之间也是非线性关系归一化处理滤波信号？噪声？噪声：测量中不可再现的部分称为噪声。很难得到如此明确地区分！滤波模拟滤波传感器信号A/D数字滤波后续处理模拟滤波电路(RC)程序判断滤波中值滤波递推平均滤波加权递推平均滤波一阶滞后滤波如何实现？数字滤波,()()()(1),()(1)bykykifykykbykyk110()()NNiykyki011()()(1)(1)NykCykCykCykN程序判断滤波中值滤波递推平均滤波加权递推平均滤波一阶滞后滤波连续三次采样的中间值作为有效信号()(1)(1)(),01ykykyk数字PID001()()()tcdidetuKetetdtTuTdt()()PcukKek比例作用积分作用微分作用1()()kcsiiKTukeiTI()(1)()cdsekekukKTTD()()()mekrkyk取：数字PID——位置式1()()()()(1)ksdcsiisTTukKekeiekekuTT001()()()tcdidetuKetetdtTuTdt数字PID，位置式计算到终端执行器的输出将三种作用汇集起来数字PID——增量式1()()()()(1)ksdcsiisTTukKekeiekekuTT增量式计算到达终端执行器的变化量()()(1)()()2(1)(2)()()(1)sdcisTTukKekekekekekekTTukukuk11(1)(1)()(1)(2)ksdcsiisTTukKekeiekekuTT有什么好处？位置式和增量式的比较位置式需由外部引入初始阀位值，增量式不需要位置式需防积分饱和，增量式不会产生积分饱和只有存在偏差时，增量式才会有输出增量式容易实现从手动到自动的切换PID改进方法()2()()((1)(2)1)()sdcisTTekekukKekekekTTek()2()()((1)(2)1)()sdcisTTykykukKeykkekekTT,()0,()siiTekATKekA微分先行积分分离不灵敏区(),()()0,()ukekBukekB数字PID的实现数字控制的效果改变控制周期会如何？连续控制时控制参数为：ssdkiiscukekeTTieTTkeKku)1()()()()(0数字控制的效果为何采用数字控制可实现高级控制算法可对过程进行监视可实现过程优化可实现诊断