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数字PID控制器有哪些优点?

2016-12-29 13:14分类:PLC自学教材 阅读:

  PID是比例(P)、积分(I)、微分(D)的缩写,PID控制器是丁业现场应用最广泛的闭环控制器,具有以下优点。
    (1)不需要被控对象的数学模型。自动控制理论中对系统的分析和设计方法主要建立在被控对象的线性定常系统模型的基础上。该模型忽略了实际系统中的非线性和时变性,与实际系统有一定的差距。另外,对于许多T业控制对象,根本无法建立较为准确的数学模型,因此自动控制理论中的设计方法很难适用,此时使用PID控制可以得到比较满意的效果。
    (2)结构简单,容易实现。PID控制器的结构典型,程序设计简单,计算工作量较小,各参数有明确的物理意义,参数调整方便,容易实现多回路控制、串级控制等复杂的控制。
    (3)具有较强的灵活性和适应性。根据被控对象的具体情况,可以采用PID控制器的多种变种和改进的控制方式,如PI、PD、带死区的PID、被控量微分PID、积分分离PID和变速积分PID等,但比例控制一般是必不可少的。随着智能控制技术的发展,PID控制与神经网络控制等现代控制方法结合,可以实现PID控制器的参数自整定,使PID控制器具有经久不衰的生命力。
    (4)使用方便。现在已有很多PLC厂家提供具有PID控制功能的产品,如PID闭环控制模块,PID控制指令和PID控制系统功能块等,它们使用简单方便,只需设定一些参数即可,有的产品还具有参数自整定功能。
    由自动控制原理的知识可以得到PID控制器的传递函数为

    模拟量PID控制器的输出表达式为


    由于PLC为数字式控制器,故需要对PID中的积分和微分环节进行近似。积分对应于曲线与坐标轴包围的面积,可以用若干下矩形的面积和来近似精确积分,容易计算每块矩形的面积,故积分环节的近似计算如图6-11所示,
 


由此,可以得到PID的数学表达式为



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