复习复习:1.数字数字PID调节器的算法调节器的算法（掌握）（掌握）(1)位置式算法位置式算法(2)增量式算法增量式算法1jsjkz14(3)PID控制控制（掌握）（掌握）抵消抵消G(z)中两个不稳定或中两个不稳定或远离原点的极点。远离原点的极点。(1)单一比例控制确定单一比例控制确定Kp:根据稳态速度误差或根据稳态速度误差或稳态位置误差稳态位置误差选择选择,构成单一比例控制构成单一比例控制D(z)=Kp;(2)PI控制控制:2jsjkz14四四PID调节器参数选择调节器参数选择( (理解理解) ) 试凑法试凑法 临界比例法临界比例法 阶跃进响应法阶跃进响应法 归一参数法归一参数法 变参数控制法变参数控制法1试凑法试凑法:试凑次序试凑次序: Kp Ki Kd （1）调整）调整Kp:由小变大由小变大，至等副振荡为止；，至等副振荡为止；（2）调调整整Ki:略略微微减减小小Kp,使使Ti由由大大到到小小,使使单单位位阶阶跃作用下跃作用下ess=0；（3）如果）如果ess满足要求满足要求,动态特性不好动态特性不好,使使Td由小到大由小到大.3jsjkz142扩充临界比例法扩充临界比例法 (1)(1)确定临界放大系数确定临界放大系数Kc和临界周期和临界周期Tc c比例控制比例控制,构成闭环构成闭环,增大比例系数增大比例系数,获得获得临界稳定单位阶跃临界稳定单位阶跃响响应应(2)两个术语两个术语比例度：比例度：=1/Kp控制度：控制度：数字控制与模拟控制误差平方积分之比数字控制与模拟控制误差平方积分之比表表6.2KcTc演示演示：liti6_8apidxz.mdl4jsjkz143.扩充响应曲线法扩充响应曲线法直接加上单位阶跃输入，获取具有纯滞后的惯性直接加上单位阶跃输入，获取具有纯滞后的惯性环节的阶跃响应曲线环节的阶跃响应曲线 ，测量延迟时间测量延迟时间和惯性时间常数和惯性时间常数T表表6.3选取选取T,Kp,Ti,Td4.归一参数法归一参数法假定约束条件后，假定约束条件后，只选取一个参数只选取一个参数Kp。5jsjkz14增量式增量式 整定整定6jsjkz14五五.数字数字PID控制器算法的改进控制器算法的改进（理解）（理解）1.积分分离算法积分分离算法小误差小误差:实施实施PID控制；控制；误差超过某一设定限误差超过某一设定限:实施实施PD控制控制.算法算法: 2遇限停止积分法遇限停止积分法克服积分饱和作用的影响。克服积分饱和作用的影响。7jsjkz14算法算法: 进入饱和区的控制说明进入饱和区的控制说明: 输出输出y小于给定小于给定r，积分停止积分停止,以最大的控制量以最大的控制量um实施控制实施控制,使误差迅速减小使误差迅速减小 8jsjkz14输出输出y超过超过给定给定r,积分器积分器对对负值误差负值误差进行进行反向积分，反向积分，使使u(k)迅速退出迅速退出饱饱和和. 3.不完全微分算法不完全微分算法(1)(1)完全微分的缺陷完全微分的缺陷 阶跃输入阶跃输入9jsjkz14完全微分器仅在第一个采样周期有输出，且输出很强完全微分器仅在第一个采样周期有输出，且输出很强. 10jsjkz14（2）不完全微分器的构成）不完全微分器的构成在完全微分器中串入一个低通滤波器在完全微分器中串入一个低通滤波器(惯性环节惯性环节)传递函数传递函数: 微分方程微分方程:差分方程差分方程：11jsjkz14离散值：离散值： 特点特点:第一个周期输出小；第一个周期输出小；输出按照偏差变化输出按照偏差变化趋势均匀减小趋势均匀减小. 12jsjkz14（3）采用不完全微分的）采用不完全微分的PID控制器控制器低通滤波器低通滤波器: 改改进进后后的的PID传传递函数递函数实际不完全微分实际不完全微分(导前环节导前环节)PI调节器调节器普通普通PID T2T2, 113jsjkz14阶跃响应离散值：阶跃响应离散值： 14jsjkz14（3）不完全微分）不完全微分控制算法控制算法不完全微分不完全微分输出输出 积分环节输出积分环节输出 差分方程：差分方程： 比例环节比例环节15jsjkz14思考：思考： 如何表示增量式算法如何表示增量式算法u(k)?不必化简！不必化简！16jsjkz14例：例：模拟模拟PIPI调节器调节器 求用后向差分法离散化的计算机算法求用后向差分法离散化的计算机算法(2)求求u(kT)：(3)Z-1 : 解解:(1)交叉相乘交叉相乘增量式增量式位置式？。位置式？。17jsjkz141.PID调节器参数的选择调节器参数的选择(1)临界比例法临界比例法(2)归一参数法归一参数法2不完全微分算法不完全微分算法复习复习P152-P158.习题习题:6-8（2）小结小结18jsjkz14提纲提纲四四PID调节器参数选择调节器参数选择( (理解理解) ) 试凑法试凑法 临界比例法临界比例法 阶跃进响应法阶跃进响应法 归一参数法归一参数法 变参数控制法变参数控制法1试凑法试凑法:试凑次序试凑次序: Kp Ki Kd 2临界临界(扩充扩充)比例法比例法3.扩充（阶跃）响应曲线法扩充（阶跃）响应曲线法4.归一参数法归一参数法五五.数字数字PID控制器算法的改进控制器算法的改进（理解）（理解）1.积分分离算法积分分离算法2遇限停止积分法遇限停止积分法3.不完全微分算法不完全微分算法19jsjkz14