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各种PID算法对比分析
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2012-03-03
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有关各种PID的介绍及分析,对于PID控制的认识有一定帮助 对做智能车等方面有所帮助
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数字 PID 控制
在现代由于计算机进入控制领域,用数字计算机代替模拟计算机调节器组成 计算机控制系统,
用软件实现 PID 控制算法,而且可以利用计算机的逻辑功能,使 PID 控制更加灵活。计算机
控制是一种采样控制,它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量。因此,连续 PID 控制算法
不能直接使用,需要采用离散化方法。在计算机 PID 控制中,使用的是数字 PID 控制器。目
前有位置式 PID 控制算法以及增量式 PID 控制算法[5]。
位置式 PID 控制算法
在位置式 PID 控制算法中,按模拟 PID 控制算法,以一系列的采样时刻点 kTs 代表连续时间
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
(2.3)
可得位置式 PID 表达式
(2.4)
或 (2.5)
式中, , 。 和 分别为第 和第 时刻所得的偏差信号,
为第 k 次采样时刻的计算机输出值。
但是该控制算法由于采用了全量输出,所以每次输出均与过去的状态有关,计算时要对。
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 u(k)对应的是执
行机构的实际位置,如计算机出现故障,u(k)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 u(k)。
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 ,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
(2.6)
用式(2.5)减式(2.6),可得增量式 PID 控制算法
(2.7)
式(2.7)称为增量式 PID 控制算法,将其进一步可改写为
资源评论
- baoranan1262013-05-01谢谢,有一定价值。
cage11
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