控制原理与控制算法PID控制原理与控制算法
51PID控制原理与程序流程
511过程控制的基本概念过程控制——对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制。一、模拟控制系统
图511基本模拟反馈控制回路被控量的值由传感器或变送器来检测，这个值与给定值进行比较，得到偏差，模拟调节器依一定控制规律使操作变量变化，以使偏差趋近于零，其输出通过执行器作用于过程。控制规律用对应的模拟硬件来实现，控制规律的修改需要更换模拟硬件。二、微机过程控制系统
图512微机过程控制系统基本框图以微型计算机作为控制器。控制规律的实现，是通过软件来完成的。改变控制规律，只要改变相应的程序即可。三、数字控制系统DDC
图513DDC系统构成框图DDCDirectDigitalCo
gtrol系统是计算机用于过程控制的最典型的一种系统。微型计算机通过过程输入通道对一个或多个物理量进行检测，并根据确定的控制规律算法进行计算，通过输出通道直接去控制执行机构，使各被控量达到预定的要求。由于计算机的决策直接作用于过程，故称为直接数字控制。DDC系统也是计算机在工业应用中最普遍的一种形式。
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f512模拟PID调节器一、模拟PID控制系统组成
图5－1－4模拟PID控制系统原理框图二、模拟PID调节器的微分方程和传输函数PID调节器是一种线性调节器，它将给定值rt与实际输出值ct的偏差的比例P、积分I、微分D通过线性组合构成控制量，对控制对象进行控制。1、PID调节器的微分方程
1utKPetTI
式中
∫etdtT
0
t
D
detdt
etrtct
2、PID调节器的传输函数
DS
US1KP1TDSESTIS
三、PID调节器各校正环节的作用1、比例环节：即时成比例地反应控制系统的偏差信号et，偏差一旦产生，调节器立即产生控制作用以减小偏差。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：能反应偏差信号的变化趋势变化速率，并能在偏差信号的值变得太大之前，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，减小调节时间。513数字PID控制器一、模拟PID控制规律的离散化模拟形式离散化形式
etrtct
e
r
c

detdT
e
e
1T
∫etdt
0
t
∑eiTT∑ei
i0i0



二、数字PID控制器的差分方程
2
fTT
u
KPe
∑eiDe
e
1u0TIi0TuP
uI
uD
u0
式中
uP
KPer