pid控制技术(智能车)

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1、PID控制算法PID控制算法2PID控制规律及其基本作用3标准数字PID控制算法4改进的数字PID控制器5数字PID调节器参数的整定方法1PID控制器的概念及发展现状1PID控制器的概念及发展现状比例-积分-微分(Proportion-Integral-Differential，简称PID)控制器是一个三项控制器，在自动控制领域拥有悠久历史。具有原理简单，结构灵活，适应性强等特点，能够提供一系列令人满意的过程，实际上它在工业中已成为标准控制器。实现数字控制很容易。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，

2、系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID解决了自动控制理论所要解决的最基本问题，既系统的稳定性、快速性和准确性。PID控制器的发展现状目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligentregulator)，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整

3、或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现PID控制的PC系统等等。过程控制系统静态，动态，过渡过程（中间过程）扰动，阶跃信号典型过渡过程平稳、快速、准确动态性能指标过程控制系统动态性能指标±5%（或±2%）trtstp2PID控制规律及其基本作用1.比例调节器(P)2.比例积分调节器(PI)3.比例积分微分调节器(PID)比例调节作用比例调节作用快，系统一出现偏差，调节器立即将偏差放大输出。但系统存在余差，比例度越大，过渡过程越平稳，但余差越大，比例度越小，过

4、渡过程易振荡，比例度太小时，就可能出现发散振荡。比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。积分调节作用积分调节作用的输出不仅取决于偏差信号的大小，还取决于偏差存在的时间，只要有偏差存在,尽管偏差可能很小，但它存在的时间越长，输出信号就越大，只有消除偏差，输出才停止变化。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小

5、，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。微分调节作用在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。由于积分调节器输出值大小与误差的持续时间有关，就会使系统的调节过程变慢，带来的系统动态性能变差。此外，当系统受到冲击式偏差时，偏差的变化率很大，而PI调节器调节速度很慢，就会造成系统的振荡。解决的办法是增加“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为

6、负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。3标准数字PID控制算法采样周期T远小于信号变化周期时，令：增量型PID控制算法：位置型PID控制算法：增量型PID控制算法特点（1）计算误差对控制量的影响较小，容易取得较好的控制效果。（2）易实现手动——自动无扰切换。（3）即使计算机发生故障，执行器仍能保持在原位，不会对生产造成恶劣影响。4改进的数字PID控制器1）积分分离PID控制算法5）不完全微分PID控制算法7）带死区的PID控制算法4）消除积分不灵敏区的PID控制2）抗

7、积分饱和的PID控制3）梯形积分6）微分先行PID控制算法1）积分分离PID控制算法问题：当有较大的扰动或大幅度改变给定值时，由于此时有较大的偏差，以及系统有惯性和滞后，故在积分项的作用下，会产生较大的超调和长时间的波动。积分分离PID算法：2）抗积分饱和的PID控制问题：积分饱和。因长时间出现偏差或偏差较大，计算出的控制量有可能溢出。就是计算机运算得出的控制量u(k)超出了D/A转换器所能表示的数值范围。执行机构有两个极限位置，如调节阀全开或全关。如果执行机构已到极限位置，仍然不能消除偏差时，由于积分作用，尽管PID差分方程式所得的运算结果继续增大或减

8、小，但执行机构已经没有相应的动作，这称为积分饱和。作为防止积分饱和的办法之一，可