计算机控制技术数字PID控制

计算机控制技术数字PID控制 计算机控制技术数字PID控制是计算机控制中的一种重要技术，通过实验和模拟，学习和熟悉数字PID控制算法的原理和应用。数字PID控制可以实现控制技术的实验教程，通过实验平台和数据采集卡，设计和构成计算机闭环实时控制系统，并采用常规的PI和PID调节器，构成计算机闭环系统，并对调节器的参数进行整定，使之具有满意的动态性能。 数字PID控制技术在工业过程控制中应用最广泛，按偏差的比例（P）、积分（I）、微分（D）组合而成的控制规律。数字PID控制器则是由模拟PID控制规律直接变换所得。在PID控制规律中，引入积分的目的是为了消除静差，提高控制精度，但系统中引入了积分，往往使之产生过大的超调量，这对某些生产过程是不允许的。 因此，在工业生产中常用改进的PID算法，如积分分离PID算法，其思想是当被控量与设定值偏差较大时取消积分控制；当控制量接近给定值时才将积分作用投入，以消除静差，提高控制精度。这样，既保持了积分的作用，又减小了超调量。 Experiment 步骤： 1. 实验接线：连接一个二阶被控对象闭环控制系统的电路，并将输出与数据采集卡的输入端AD1相连，电路的输入与数据采集卡的输出端DA1相连。 2. 脚本程序运行：启动计算机，运行实验软件，并点击虚拟示波器界面上的“”按钮和工具栏上的“”按钮（脚本编程器）。 3. 整定PID控制器的参数：利用扩充响应曲线法整定PID控制器的P、I、D及系统采样时间Ts等参数，然后观察参数的变化对系统动态性能的影响。 实验报告要求： 1. 绘出实验中二阶被控对象在各种不同的PID控制下的响应曲线。 2. 编写积分分离PID控制算法的脚本程序。 3. 分析常规PID控制算法与积分分离PID控制算法在实验中的控制效果。 积分分离PID控制算法： Σ=−−++=kjdiepkekeKjTeKKkeKku0)1()([)()()(式中Ke称为逻辑系数： 当 │e(k)│≤│E0│时， Ke=1 当│e(k)│>│E0│时， Ke=0 对应的控制方框图为图3-3 数字PID控制器的参数整定： 在实验中，需要对PID控制器的参数进行整定，使之具有满意的动态性能。参数整定的方法包括扩充响应曲线法和试验法。