第四章 控制算法与策略
按偏差的比例、积分和微分进行控制的控制器(简称为 PID 控制器、也称 PID 调节
器),是过程控制系统中技术成熟、应用最为广泛的一种控制器。它的 算法简单,参数
少,易于调整,并已经派生出各种改进算法。特别在工业过程控 制中,有些控制对象的精
确数学模型难以建立, 系统的参数不容易确定, 运用控 制理论分析综合要耗费很大代
价,却不能得到预期的效果。所以人们往往采用 PID 控制器,根据经验进行在线整定,一
般都可以达到控制要求。随着计算机特 别是微机技术的发展, PID 控制算法已能用微机
简单实现。 由于软件系统的灵活 性,PID 算法可以得到修正而更加完善
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。在本章
中,将着重介绍基于数字 PID 控制算法的系统的控制策略。
4.1 采用周期 T 的选择
采样周期 T 在微机控制系统中是一个重要参数, 它的选取应保证系统采样不 失真的
要求,而又受到系统硬件性能的限制。采样定理给出了采样频率的下限, 据此采样频率应
满足,
S
2
m
,其中
m
是原来信号的最高频率。从控制性能
来考虑,采样频率应尽可能的高, 但采样频率越高, 对微机的运行速度要求越高, 存储
容量要求越大, 微机的工作时间和工作量随之增加。 另外,当采样频率提高 到一定程度
后,对系统性能的改善已不明显
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。因此采样频率即采样周期的选 择必须综合考虑下
列诸因素:
(1) 作用于系统的扰动信号频率。扰动频率越高,则采样频率也越高,即 采样周
期越小。
(2) 对象的动态特性。采样周期应比对象的时间参数小得多,否则采样信 号无法
反映瞬变过程。
(3) 执行器的响应速度。如果执行器的响应速度比较缓慢,那么过短的采 样周期
和控制周期将失去意义。
(4) 对象的精度要求。在计算机速度允许的情况下,采样周期越短,系统 调节的
品质越好。