数字pid位置型控制算法和增量型

仅考虑PI调节器，PID类似。

请参考机械工业出版社，阮毅、陈伯时主编的《电力拖动自动控制系统:运动控制系统(第4版)》，第46页：

?

位置式PI：

式中 ——采样周期。 可以看出，比例部分只与当前的偏差有关，而积分部分则是系统过去所有偏差的累积。位置式PI调节器的结构清晰，P和I两部分作用分明，参数调整简单明了。

但直观上看，要计算第拍的输出值

，需要存储

等每一拍的偏差，

当很大时，则占用很大的内存空间，并且需要花费很多时间去计算，这是目前书籍及网络上普遍认为的位置式PI的缺点。 然而在具体编程操作中，可在每一拍对积分部分进行累积，再加上当前拍的比例部分，即为当前

的输出，根本不需要大量的内存空间；另外由于输出有可能

超过允许值，因此需要对输出进行限幅，而当输出限幅的时候，积分累加部分也应同时进行限幅，以防输出不变而积分项继续累加，也即所谓的积分饱和过深。

?

增量式PI：

拍（也即上一拍）输出为

由位置式PI的式子可知，PI调节器的第

两式相减，可得出PI调节器输出增量

上式仅仅为增量，只需要当前的和上一拍的偏差即可得出结果，不需要存储每一拍的偏差，因此占内存空间小，这也是普遍认为的增量式的优点。

然而很多场合下需要的往往不只增量，还有上一拍的输

增量式PID算法小结

一、PID 算法简介

顾名思义，P 指是比例（Proportion），I 指是积分（Integral），D 指微分（Differential）。 比例P：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。偏差一旦产生，控制器立即就发生作用即调节控制输出，使被控量朝着减小偏差的方向变化，偏差减小的速度取决于比例系数Kp，Kp越大偏差减小的越快，但是很容易引起振荡，尤其是在迟滞环节比较大的情况下，Kp减小，发生振荡的可能性减小但是调节速度变慢。但单纯的比例控制存在稳态误差不能消除的缺点。这里就需要积分控制。

积分 I：在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。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，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。实质就是对偏差累积进行控制，直至偏差为零。积分控制作用始终

数字PID控制算法仿真研究

摘要

PID控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单，鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制，尤其用于可简历精确数学模型的确定性控制系统。而实际生产过程往往具有非线性、时变不确定性，难以建立精确的数学模型，应用常规PID控制器不能达到理想的控制效果。为了达到使PID控制能适应复杂的工况和高指标的控制要求，人们对PID控制进行了改进，出现了各种新型PID控制器，对于复杂对象，其控制效果超过常规PID控制。

本文介绍了PID控制技术的研究进展。分析了传统的模拟和数字PID控制算法，并对传统的PID控制算法进行微分项和积分项的改进，仿真研究了几种比较普遍运用的方法，包括积分分离PID控制算法、抗积分饱和PID控制算法、不完全微分PID控制算法、微分先行PID控制算法等。并在研究先进控制算法的基础上，将模糊控制与PID控制结合，实现模糊PID控制，利用模糊推理方法实现对PID参数的在线自整定。最后，根据现实情况，从系统的性能指标出发，针对实际控制对象，选择合适的PID控制算法，并用Matlab与Simulink软件进行仿真及研究，结果表明系统的控制效果良好。

关键词：PID；改进型PID；模糊PID；MATL

数字PID控制算法仿真研究

摘要

PID控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单，鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制，尤其用于可简历精确数学模型的确定性控制系统。而实际生产过程往往具有非线性、时变不确定性，难以建立精确的数学模型，应用常规PID控制器不能达到理想的控制效果。为了达到使PID控制能适应复杂的工况和高指标的控制要求，人们对PID控制进行了改进，出现了各种新型PID控制器，对于复杂对象，其控制效果超过常规PID控制。

本文介绍了PID控制技术的研究进展。分析了传统的模拟和数字PID控制算法，并对传统的PID控制算法进行微分项和积分项的改进，仿真研究了几种比较普遍运用的方法，包括积分分离PID控制算法、抗积分饱和PID控制算法、不完全微分PID控制算法、微分先行PID控制算法等。并在研究先进控制算法的基础上，将模糊控制与PID控制结合，实现模糊PID控制，利用模糊推理方法实现对PID参数的在线自整定。最后，根据现实情况，从系统的性能指标出发，针对实际控制对象，选择合适的PID控制算法，并用Matlab与Simulink软件进行仿真及研究，结果表明系统的控制效果良好。

关键词：PID；改进型PID；模糊PID；MATL

数字PID PID控制算法 第3章 数字PID控制算法3.1 模拟化设计方法

2012-1-15

一、模拟化设计步骤设计模拟控制器——D(s) 第1步：设计模拟控制器 第2步：选择合适的采样周期T 选择合适的采样周期T 离散化方法， 离散化， 选择合适的离散化方法 第3步：选择合适的离散化方法，将D(s)离散化，获 使两者性能尽量等效。 得数字控制器D(z),使两者性能尽量等效。 检验计算机控制系统闭环性能。 第4步：检验计算机控制系统闭环性能。若满足指标 要求，进行下一步；否则，重新进行设计。 要求，进行下一步；否则，重新进行设计。改进设计的途径有： 改进设计的途径有： –①选择更合适的离散化方法 ① –②提高采样频率 ② –③修正连续域设计，如增加稳定裕度指标等 ③修正连续域设计，

变为差分方程，在计算机上编程实现。 第5步：将D(z)变为差分方程，在计算机上编程实现。2012-1-15 2

二、采样周期的选择根据香农采样定理，系统采样频率的下限为 fs = 根据香农采样定理， 2fmax,此时系统可真实地恢复到原来的连续信号 。 从执行机构的特性要求来看， 1. 从执行机构的特性要求来看，有时需要输出信号保持 一定的宽度，采样周期必须大于这一时

PID控制原理

有哥们5分提供的，想现在免费吧？

PID控制是一种在工业生产中应用最广泛的控制方法，其最大的优点是不需要了解被控对象精确的数学模型，进行复杂的理论计算。只需要在线根据被控变量与给定值之间的偏差以及偏差的变化率等简单参数，通过工程方法对比例系数KP、积分时间TI、微分时间TD三个参数进行调整，就可以得到令人满意的控制效果。PID控制算法可以分为位置型控制算法和增量型控制算法，本文主要讨论位置型控制算。

e(n)比例u(t)c(t)积分执行机构被控对象RTc(n)微分测量变送器T

1 自动控制性能指标的相关概念

uΔuRσ%=Δu/RX100%uR误差带90%R误差带0ttrtpts10%Rttrts0

1.1系统的响应速度

指控制系统对偏差信号做出反映的速度，也叫做系统灵敏度。一般可以通过上升时间tr和峰值时间tp进行反应。上升时间和峰值时间越短，则系统的响应速度越快。

1.2系统的调节速度

系统的快速性主要由调节时间来反映，系统的调节时间越短，则系统的快速性越好。

系统的快速性与响应速度是两个不同的概念，响应速度快的系统，其调节时间不一定短；调节时间短的系统，其响应速度不一定很高。

1.3系统的稳定性

系统的稳定

PID控制原理

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PID控制是一种在工业生产中应用最广泛的控制方法，其最大的优点是不需要了解被控对象精确的数学模型，进行复杂的理论计算。只需要在线根据被控变量与给定值之间的偏差以及偏差的变化率等简单参数，通过工程方法对比例系数KP、积分时间TI、微分时间TD三个参数进行调整，就可以得到令人满意的控制效果。PID控制算法可以分为位置型控制算法和增量型控制算法，本文主要讨论位置型控制算。

e(n)比例u(t)c(t)积分执行机构被控对象RTc(n)微分测量变送器T

1 自动控制性能指标的相关概念

uΔuRσ%=Δu/RX100%uR误差带90%R误差带0ttrtpts10%Rttrts0

1.1系统的响应速度

指控制系统对偏差信号做出反映的速度，也叫做系统灵敏度。一般可以通过上升时间tr和峰值时间tp进行反应。上升时间和峰值时间越短，则系统的响应速度越快。

1.2系统的调节速度

系统的快速性主要由调节时间来反映，系统的调节时间越短，则系统的快速性越好。

系统的快速性与响应速度是两个不同的概念，响应速度快的系统，其调节时间不一定短；调节时间短的系统，其响应速度不一定很高。

1.3系统的稳定性

系统的稳定

数字PID调节器纯滞后的补偿算法设计

摘要

对于无滞后或滞后比较小的系统，通常采用PID控制。对于纯滞后系统，PID控制效果并不好，需要另加补偿，因此提出了Smith预估补偿控制系统。而 Smith 预估算法则在模型匹配时具有好的性能指标 ,但是由于这种算法严重依赖模型的精确匹配 ,而在实际中这是很难做到的 。

本文研究的重点是设计与实现纯滞后系统的控制过程的控制规律和控制算法，并比较传统的数字PID控制算法与加入Smith预估器的控制算法的不同。具体讨论了纯滞后系统的Smith预估器的实现方法，着重对这种控制算法进行了较深入的讨论，而且还通过仿真对设计和改进的结果进行了分析。仿真实验中，若采用PID控制算法，系统会出现较大的超调量，采用史密斯预估器补偿控制超调量大大较少，系统更加稳定。

关键字：Matlab；纯滞后；数字PID；Smith 预估控制器；Simulink

Abstract

For the system with no or less delay, usually adopts PID control. For pure delay system, PID control effect is not good, need add

实用标准文案

实验三 数字PID控制

一、实验目的

1．研究PID控制器的参数对系统稳定性及过渡过程的影响。 2．研究采样周期T对系统特性的影响。 3．研究I型系统及系统的稳定误差。 二、实验仪器

1．EL-AT-III型计算机控制系统实验箱一台 2．PC计算机一台 三、实验内容

1．系统结构图如3-1图。

图3-1 系统结构图

图中 Gc（s）=Kp（1+Ki/s+Kds） Gh（s）=（1－e-TS）/s

Gp1（s）=5/（（0.5s+1）（0.1s+1）） Gp2（s）=1/（s（0.1s+1））

2．开环系统（被控制对象）的模拟电路图如图3-2和图3-3，其中图3-2对应GP1（s）,图3-3对应Gp2（s）。

图3-2 开环系统结构图1 图3-3开环系统结构图2

3．被控对象GP1（s）为“0型”系统，采用PI控制或PID控制，可系统变为“I型”系统，被控对象Gp2（s）为“I型”系统，采用PI控制或PID控制可使系统变成“II型”系统。

4．当r（t）=1（

实用标准文案

实验三 数字PID控制

一、实验目的

1．研究PID控制器的参数对系统稳定性及过渡过程的影响。 2．研究采样周期T对系统特性的影响。 3．研究I型系统及系统的稳定误差。 二、实验仪器

1．EL-AT-III型计算机控制系统实验箱一台 2．PC计算机一台 三、实验内容

1．系统结构图如3-1图。

图3-1 系统结构图

图中 Gc（s）=Kp（1+Ki/s+Kds） Gh（s）=（1－e-TS）/s

Gp1（s）=5/（（0.5s+1）（0.1s+1）） Gp2（s）=1/（s（0.1s+1））

2．开环系统（被控制对象）的模拟电路图如图3-2和图3-3，其中图3-2对应GP1（s）,图3-3对应Gp2（s）。

图3-2 开环系统结构图1 图3-3开环系统结构图2

3．被控对象GP1（s）为“0型”系统，采用PI控制或PID控制，可系统变为“I型”系统，被控对象Gp2（s）为“I型”系统，采用PI控制或PID控制可使系统变成“II型”系统。

4．当r（t）=1（