控制系统的校正(PID).ppt

章
第五章线性系统的校正设计一个自动控制系统一般经过以下三步:
根据任务要求，选定控制对象；
根据性能指标的要求，确定系统的控制规律，并设计出满足这个控制规律的控制器，初步选定构成控制器的元器件；
将选定的控制对象和控制器组成控制系统，如果构成的系统不能满足或不能全部满足设计要求的性能指标，还必须增加合适的元件，按一定的方式连接到原系统中，使重新组合起来的系统全面满足设计要求。必须指出，并非所有经过设计的系统都要经过综合与校正这一步骤，对于控制精度和稳定性能都要求较高的系统，往往需要引入校正装置才能使原系统的性能得到充分的改善和补偿。反之，若原系统本身结构就简单而且控制规律与性能指标要求又不高，通过调整其控制器的放大系数就能使系统满足实际要求的性能指标。系统性能指标
时域指标系统分析与校正的差别:校正装置的连接方式:
(1)串联校正
(2)反馈校正
(3)前馈校正

Gc(s):校正装置传递函数
G(s):原系统前向通道的传递函数
H(s):原系统反馈通道的传递函数串联校正反馈校正前馈校正：
根据参考输入或扰动输入的大小进行，
适合开环或闭环，为复合控制串联校正方式：PID比例、积分、微分
PID控制在工业上比较常用。其工作原理可由比例(P)、积分(I)、微分(D)三环节并联直观地说明。为什么在工业过程控制中大都（将近90%以上）采用PID控制器？5.2基本PID控制算法5.2.1比例(P)控制以上结果也可直接从静态比例控制系统结构方框图获得。由上式可以看到，控制器的比例增益越大，控制稳态误差越小。但降低系统的相对稳定性，甚至可能造成闭环系统不稳定。
优缺点
比例控制及时、快速、控制作用强，可提高系统的控制精度（即可降低系统的稳态误差）。
但其具有致命的缺点——有稳态偏差且降低相对稳定性甚至使系统不稳定。
当扰动发生后，经过比例控制，系统虽然能达到新的稳定，但是永远回不到原来的给定值上。也就是说，新的平衡值相对于原来地平衡值有一差值。
由第四章可知，比例控制使得稳定裕度减小，甚至小于0。5.2.2积分(I)控制5.2.3比例积分(PI)控制积分控制器的阶跃响应特性：5.2.4微分(D)控制5.2.5比例微分(PD)控制微分控制器的阶跃响应特性例：如下图所示，当Td为0和不为0时系统的阶跃响应有何区别？由特征方程可知，当，系统的。5.2.6比例积分微分(PID)控制基本PID控制算法小结5.3PID参数对控制性能的影响5.4PID参数确定5.4.1动态响应法第三步：由齐格勒－尼柯尔斯给出的调整法则表，确定PID参数。注意
系统开环下测出阶跃响应
单位阶跃响应曲线为S形。
能保证阶跃响应的最大峰值和第二峰值之比为4:1
可进行系统微调。
被控对象有积分环节和复数极点时不适用。5.4.2临界增益法控制器类型例：控制对象方程为，试用临界增益法确定PID控制器参数Kp,Ti,Td使得超调量不超过25%。如超调量过大则微调。将Kps代入特征方程，令s＝jw，得到0