文档介绍：――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5-1-1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5-1-2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5-1-3DDC系统构成框图DDC(DirectDigitalCongtrol)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DDC系统也是计算机在工业应用中最普遍的一种形式。、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PIDPID调节器是一种线性调节器,它将给定值r(t)与实际输出值c(t)的偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)1、PID调节器的微分方程u(t)K1de(t)te(t)e(t)dtTPdtDT0I式中e(t)r(t)c(t)2、PID调节器的传输函数D(S)U(S)E(S)KP11TISTDS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e(t),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。、模拟PID控制规律的离散化模拟形式离散化形式e(t)r(t)c(t)e(n)r(n)c(n)de(t)e(n)e(n1)dTTt0e(t)dtnne(i)TTe(i)i0i0二、数字PID控制器的差分方程2nTTDu(n)Ke(n)e(i)e(n)e(n1)PTITi0u0uP(n)uI(n)uD(n)u0式中u(n)Ke(n)P称为比例项PnTuI(n)Ke(i)称为积分项PTi0ITD()e(n)e(n1)uDnK称为微分项PT三、常用的控制方式1、P控制u(n)uP(n)u02、PI控制u(n)uP(n)uI(n)u03、PD控制u(n)uP(n)uD(n)u04、PID控制u(n)uP(n)uI(n)uD(n)u0四、PID算法的两种类型1、位置型控制――例如图5-1-5调节阀控制nTTDu(n)Ke(n)e(i)e(n)e(n1)uP0TTIi02、增量型控制――例如图5-1-6步进电机控制u(n)u(n)u(n1)Ke(n)e(n1)KPPTTIe(n)KPTDTe(n)2e(n1)e(n2)【例5—1】设有一温度控制系统,温度测量范围是0~600℃,温度采用PID控制,控制指标为450±2℃。已知比例系数K4,积分时间TI60s,微分时间TD5s,采样周期PT5s。当测量值c(n)448,c(n1)449,c(n2)442时,计算增量输出3u(n)。若u(n1)1860,计算第n次阀位输出u(n)。解:将题中给出的参数代入有关公式计算得T51T15DKK4,KDK412,ITPP603T5I由题知,给定值r450,将题中给出的测量值代入公式(5-1-4)计算得e(n)rc(n)4504482e(n1)rc(n1)4504491e(n2)rc(n2)4504522代入公式(5-1-16)计算得u(n)4(21)13212221(2)19代入公式(5-1-19)计算得u(n)u(n1)u(n)1860(19)、增量型PID算法的程序流程1、增量型PID算法的算式u(n)a()((0enaen1)aen122)TT2TDD式中(1)aKP,()aK1P,0T1TTIa2KPTDT2、增量型PID算法的程序流程――图5-1-7(程序清单见教材)4二、位置型PID算法的程序流程1、位置型的递推形式u(n)u(n1)u(n)u(n1)a0e(n)a1e(n1)a2e(n2)2、位置型PID算法的程序流程――图5-1-9只需在增量型PID算法的程序流程基础上增加一次加运算Δu(n)+u(n-1)=u(n)和更新u(n-1)即可。三、对控制