时要对。ek量进行累加,计算机运算工作量大。而且,因为计算机输出的控制量uk对应的是执行机构的实际位置,如计算机出现故障,uk可能会出现大幅度的变化,会引起执行机构位置的大幅度变化,这种情况往往是生产实践中不允许的,在某些场合,还可能造成重大的生产事故,因而产生了增量式PID控制的控制算法。所谓的增量式PID是指数字控制器的输出只是控制量的增量uk。
222增量式PID控制算法
增量式控制器是指控制器每次输出的只是控制量的增量,当执行机构,例如步进电机,需要的是增量而不是位置量的绝对数值时,就可以使用增量式PID控制器进行控制6。
增量uk,当执行机构需要的是控制量的增量时,应采用增量式PID控制。根据递推原理可得
uk
1
kpek
1
ki
k1
ejT
j0
kd
ek
1ekT
2
用式25减式26,可得增量式PID控制算法
26
uk
kpekek
1
kiekT
kd
ek
2ek
1ekT
2
27
式27称为增量式PID控制算法,将其进一步可改写为
10
fuka0eka1ek1a2ek2
28
式中,a0
kp1
TTi
TdT
,a1
kp1
2TdTi
,a2
kp
TdTi
增量式控制虽然只是算法上作了一点改进,却带来了不少的优点:
1由于计算机输出增量,所以误动作时影响小,必要时可用逻辑判断的方法
去掉。
2手动自动切换时冲击小,便于实现无扰动切换。此外,当计算机发生故
障时,由于输出通道或执行装置具有信号的锁存作用,故仍能保持原值。
3算式中不需要累加。控制增量uk的确定,仅与最近k次的采样值有关,
所以较容易通过加权处理而获得比较好的控制效果。
但是增量式控制也有其不足之处:积分截断效应大,有静态误差;溢出的影
响大。因此,在选择时不可一概而论,一般认为在以晶闸管作为执行器或在控制
精度要求高的系统中,可采用位置式控制算法,而在以步进电动机或电动阀门作
为执行器的系统中,则可采用增量式控制算法。
23PID控制优缺点
PID控制系统可以被广泛的使用并仍以很高的性能价格比在市场中占据着重要地位,充分地反映了PID控制器的良好品质。
PID控制的优点主要体现在以下两个方面:
11
f1原理简单、实现方便,是一种能够满足大多数实际需要的基本控制器。2控制器适用于多种截然不同的对象,算法在结构上具有较强的鲁棒性。确切的说,在很多情况下其控制品质对被控对象的结构或参数摄动不敏感。另一方面来讲,控制算法的普遍适应性也反映了PID控制器在控制品质上的局限性。
其局限性主要来自以下几方面7:1r