先进PID控制及其MATLAB仿真.pptx
《先进PID控制及其MATLAB仿真.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《先进PID控制及其MATLAB仿真.pptx(61页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、先进PID控制及其MATLAB仿真控制工程与控制理论课程设计讲座主讲人主讲人 付冬梅付冬梅自动化系自动化系第1章 数字PID控制o1.1PID控制原理o1.2连续系统的模拟PID仿真o1.3数字PID控制1.1PID控制原理o模拟PID控制系统原理框图1.1PID控制原理oPID是一种线性控制器,它根据给定值rin(t)与实际输出值yout(t)构成控制方案:oPID的控制规律为:1.1PID控制原理oPID控制器各校正环节的作用如下: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,以减小偏差。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
2、取决于积分时间常数T,T越大,积分作用越弱,反之则越强。微分环节:反映偏差信号的变化趋势,并能在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。1.2 连续系统的基本PID仿真o1.2.1 基本的PID控制o1.2.2 线性时变系统的PID控制 以二阶线性传递函数为被控对象,进行模拟PID控制。在信号发生器中选择正弦信号,仿真时取Kp60,Ki1,Kd3,输入指令为 其中,A1.0,f0.20Hz 被控对象模型选定为:1.2 连续系统的基本PID仿真o连续系统PID的Simulink仿真程序1.2 连续系统的基本PID仿真o连续系统的模拟PID控
3、制正弦响应1.2 连续系统的基本PID仿真1.3 数字PID控制o1.3.1位置式PID控制算法o1.3.2连续系统的数字PID控制仿真o1.3.3离散系统的数字PID控制仿真o1.3.4增量式PID控制算法及仿真o1.3.5积分分离PID控制算法及仿真o1.3.6抗积分饱和PID控制算法及仿真o1.3.7梯形积分PID控制算法o1.3.8变速积分PID算法及仿真1.3 数字PID控制o1.3.9不完全微分PID控制算法及仿真o1.3.10 微分先行PID控制算法及仿真o1.3.11 带死区的PID控制算法及仿真 1.3.1位置式PID控制算法按模拟PID控制算法,以一系列的采样时刻点kT代表
4、连续时间t,以矩形法数值积分近似代替积分,以一阶后向差分近似代替微分,即:1.3.1位置式PID控制算法o可得离散表达式:式中,Ki=Kp/Ti,Kd=KpTd,T为采样周期,K为采样序号,k=1,2,e(k-1)和e(k)分别为第(k-1)和第k时刻所得的偏差信号。1.3.1位置式PID控制算法o位置式PID控制系统根据位置式PID控制算法得到其程序框图。在仿真过程中,可根据实际情况,对控制器的输出进行限幅:-10,10。1.3.1位置式PID控制算法1.3.2连续系统的数字PID控制仿真o本方法可实现D/A及A/D的功能,符合数字实时控制的真实情况,计算机及DSP的实时PID控制都属于这种
5、情况。o采用MATLAB语句形式进行仿真。被控对象为一个电机模型传递函数:式中,J=0.0067,B=0.101.3.2连续系统的数字PID控制仿真oPID正弦跟踪1.3.2连续系统的数字PID控制仿真o采用Simulink进行仿真。被控对象为三阶传递函数,采用Simulink模块与M函数相结合的形式,利用ODE45的方法求解连续对象方程,主程序由Simulink模块实现,控制器由M函数实现。输入指令信号为一个采样周期1ms的正弦信号。采用PID方法设计控制器,其中,Kp=1.5,Ki=2.0,Kd=0.05。误差的初始化是通过时钟功能实现的,从而在M函数中实现了误差的积分和微分。1.3.2连
6、续系统的数字PID控制仿真oSimulink仿真程序图1.3.2连续系统的数字PID控制仿真oPID正弦跟踪结果1.3.3离散系统的数字PID控制仿真o仿真实例 设被控制对象为:采样时间为1ms,采用Z变换进行离散化,经过Z变换后的离散化对象为:1.3.3离散系统的数字PID控制仿真o离散PID控制的Simulink主程序1.3.3离散系统的数字PID控制仿真o阶跃响应结果1.3.4增量式PID控制算法及仿真o当执行机构需要的是控制量的增量(例如驱动步进电机)时,应采用增量式PID控制。根据递推原理可得:o增量式PID的算法:1.3.4增量式PID控制算法及仿真o根据增量式PID控制算法,设计
7、了仿真程序。设被控对象如下:oPID控制参数为:Kp=8,Ki=0.10,Kd=101.3.4增量式PID控制算法及仿真o增量式PID阶跃跟踪结果1.3.5积分分离PID控制算法及仿真o在普通PID控制中,引入积分环节的目的主要是为了消除静差,提高控制精度。但在过程的启动、结束或大幅度增减设定时,短时间内系统输出有很大的偏差,会造成PID运算的积分积累,致使控制量超过执行机构可能允许的最大动作范围对应的极限控制量,引起系统较大的振荡,这在生产中是绝对不允许的。o积分分离控制基本思路是,当被控量与设定值偏差较大时,取消积分作用,以免由于积分作用使系统稳定性降低,超调量增大;当被控量接近给定量时,
8、引入积分控制,以便消除静差,提高控制精度。具体实现的步骤是:1、根据实际情况,人为设定阈值0;2、当e(k)时,采用PD控制,可避免产生过大的超调,又使系统有较快的响应;3、当e(k)时,采用PID控制,以保证系统的控制精度。1.3.5积分分离PID控制算法及仿真1.3.5积分分离PID控制算法及仿真o积分分离控制算法可表示为:式中,T为采样时间,项为积分项的开关系数1.3.5积分分离积分分离PID控制算法及仿真控制算法及仿真根据积分分离式PID控制算法得到其程序框图如右图。1.3.5积分分离PID控制算法及仿真o设被控对象为一个延迟对象:采样时间为20s,延迟时间为4个采样时间,即80s,被
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 先进 PID 控制 及其 MATLAB 仿真
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【a199****6536】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【a199****6536】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。