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PID控制算法与离散化:优化措施

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:下面介绍一个PID控制算法,并对所有算式中的参数有如下定义。即以上各量都是连续量,第一项为比例项,最后一项为微分项,中间两项为积分项。对式(7-4)进行简化后,得出这就是PID中使用的算法。

PID控制算法与离散化:优化措施

下面介绍一个PID控制算法,并对所有算式中的参数有如下定义

M (t):PID回路输出,是时间的函数。

Mn:第n次采样时刻,PID回路输出的计算值。

e:PID回路的偏差(设定值与过程变量之差)。

en:在第n次采样时刻的偏差值。

en-1:在第n-1次采样时刻的偏差值。

ex:采样时刻x的偏差值。

Minitial:PID回路输出初始值。

MX:积分项前值。

KC:PID回路增益。

KI:积分项的比例常数。

KD微分项的比例常数。

TS:采样周期(或控制周期)。(www.xing528.com)

TI:积分项的比例常数。

TD:微分项的比例常数。

SPn:第n次采样时刻的设定值。

SPn-1:第n-1次采样时刻的设定值。

PVn:第n次采样时刻的过程变量值。

PVn-1:第n-1次采样时刻的过程变量值。

如果一个PID回路的输出M是时间t的函数,则可以看做是比例项、积分项、微分项三部分之和。即

以上各量都是连续量,第一项为比例项,最后一项为微分项,中间两项为积分项。用计算机处理这样的控制算式,即连续的算式必须周期性地采样并进行离散化,同时各信号也要离散化,公式为

从式(7-2)看出,比例项仅是当前采样的函数,积分项是从第一个采样周期到当前采样周期所有误差项的函数,微分项是当前采样和前一次采样的函数。对计算机系统来说,只要保存积分项前值和误差前值,就可以得到一个更简单的公式,如

具体到S7-1200 PLC中设定值为SP(the value of setpoint),过程值为PV(the value of process variable),系统增益系数使用KC,积分时间控制积分项在整个输出结果中影响的大小,微分时间控制微分项在整个输出结果中影响大小。具体的计算公式为

一般来说,设定值不是经常改变的,所以,n时刻和n-1时刻的SP是相等的。对式(7-4)进行简化后,得出

这就是PID中使用的算法。

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