增量式pid演算法流程圖

Ⅰ 想用增量式PID演算法做電動車平衡蹺蹺板，有幾點關於PID的知識不懂，求指點

去不斷改變參數觀察輸出曲線，值到找到合適的參數，一個經驗豐富的工程師往往在不斷改變參數的時候也遵循一定的規律。根據整定好的參數，可用如下方法繼續調整直到找到合適的參數。
1.首先只整定比例部分。將KP在附近變化，並記錄相應的系統響應曲線，直到得到反應快，超調小的響應曲線。如果沒有穩態誤差或穩態誤差已小到允許范圍，那麼系統可以用改組參數。
2.如果在調節比例系數的基礎上穩態誤差不能滿足要求，則繼續整定積分系數。整定時首先將第一步確定的KP減少一點值，對應積分時間參數從較大值開始，然後慢慢減小積分時間常數，使系統在保持良好動態響應的情況下，消除穩態誤差，即可使用該組參數。這種調整方法可以根據動態響應狀況，反復改變KP及TI以得到滿意的控制過程。
3.若上述方法消除了穩態誤差，但動態過程卻始終達不到要求，則可調節微分環節。TD逐漸增大，同時相應地改變KP和TI，逐步試湊以獲得滿意的調節效果。
最後，根據系統的階躍響應曲線的形狀特點與要求的差異，可微調參數：曲線在達到穩定之前超調大，減少KP；達到穩定之前曲線超調少，調節時間卻長，增大KP；快達到穩定的時候曲線偏離回復時間長，適當減少積分時間；曲線時而偏離，時而回復，則可增加積分時間；當曲線達到穩定之前振盪周期短，則減少微分時間;曲線達到穩定之前振盪周期長，過渡時間長，則增加微分時間。

Ⅱ 請教溫控PID增量型演算法公式

南京星德機械提供：增量式PID控制演算法

當執行機構需要的不是控制量的絕對值，而是控制量的增量（例如去驅

動步進電動機）時，需要用PID的「增量演算法」。

Ⅲ 什麼是增量式PID演算法

1，PID增量式演算法：是PID控制演算法的一種，有濾波的選擇，系統的動態過程加速的功能。
（1）濾波的選擇：可以對輸入加一個前置濾波器，使得進入控制演算法的給定值不突變，而是有一定慣性延遲的緩變數。
（2）系統的動態過程加速：如果被控量繼續偏離給定值，則這兩項符號相同，而當被控量向給定值方向變化時，則這兩項的符號相反。由於這一性質，當被控量接近給定值的時候，反號的比例作用阻礙了積分作用，因而避免了積分超調以及隨之帶來的振盪，這顯然是有利於控制的。但如果被控量遠未接近給定值，僅剛開始向給定值變化時，由於比例和積分反向，將會減慢控制過程。
2，PID增量演算法的飽和作用及其抑制：在PID增量演算法中，由於執行元件本身是機械或物理的積分儲存單元，如果給定值發生突變時，由演算法的比例部分和微分部分計算出的控制增量可能比較大，如果該值超過了執行元件所允許的最大限度，那麼實際上執行的控制增量將時受到限制時的值，多餘的部分將丟失，將使系統的動態過程變長，因此，需要採取一定的措施改善這種情況。

Ⅳ 急！！！數字PID控制器的參數整定方法研究

數字PID控制器的參數整定方法研究
中山大學 信息科學與技術學院
電子與通信工程系 自動化

摘要：
本文重點論述數字PID控制的原理和參數的整定方法。重點介紹了增量式PID和位置式PID，對數字PID控制參數的整定方法做了詳細的分析，最後提出數字PID參數的整定對自動控制所起到的重要作用。
關鍵詞：
數字PID 演算法研究 參數整定 控制
引言：
在工程實際中，應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調節。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或得不到精確的數學模型時，控制理論的其它技術難以採用時，系統控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。即當我們不完全了解一個系統和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統參數時，最適合用PID控制技術。PID控制，實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據系統的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。
數字PID調節是連續系統控制中廣泛應用的一種控制方法。由於它結構改變靈活,所以 ,可根據系統的要求，在常規PID調節的基礎上進行多種PID變型控制，如PID控制 ,比例PID控制,不完全微分控制,帶死區的PID控制等等。特別是PID控制不需控制對象的精確的數學模型，這對大多數很難得到或根本得不到精確的數學模型的工業控制對象來說,無疑更適合應用PID控制。因此 PID 控制技術在工業過程式控制制中應用的非常廣泛。
數字PID控制系統是時間的離散系統,計算機對生產過程的控制是斷續的過程. 即在每一個采樣周期內，感測器將所測數據轉換成統一的標准信號後輸入給調節器，在調節器中與設定值進行比較得出偏差值，經PID運算得出本次的控制量，輸出到執行器後才完成了本次的調節任務。在PID調節中 ,由於PID 算式選擇的不同會得到不同的控制效果，特別是當演算法中某些參數選擇的不妥時，會引起控制系統的超調或振盪，這對某些生產過程是十分有害的。為了避免這種有害現象的發生，分析和研究PID演算法，確定合理的PID參數是必要的，同時對PID控制技術的廣泛應用具有重要的意義.
正文：
1．數字PID控制原理

PID調節器由比例調節器P, 積分調節器I和微分調節器D構成 ,它通過對偏差值的比例，積分和微分運算後 ,用計算所得的控制量來控制被控對象。圖1所示為PID控制系統框圖.

圖中 : R為設定的期望值 , y為控制變數，S為實際輸出值，e為控制偏差 ( e = R - S)
PID調節器按其調節規律可分為比例調節，比例積分調節和比例積分微分調節等. 下面分別 來闡述它們的各自的調節作用.

1.1比例調節
比例調節是數字控制中最簡單的一種調節方法. 其特點是調節器的輸出與控制偏差e成線性 比例關系 ,控制規律為
y ＝Kp * e ＋ y0 （1）
式中，Kp為比例系數，y0為偏差，e為零時調節器的輸出值。圖2為比例調節器輸入與輸出的關系圖.
當輸出值S與設定的期望值R之間間產生偏差時，比例調節器會自動調節控制變數y (如為控制閥門的開度)的大小。控制變數y的大小會朝著減小偏差e的方向變化。比例系數Kp的大小決定了比例調節器調節的快慢程度，KP大調節器調節的速度快,但Kp過大會使控制系統出現超調或振盪現象。Kp小調節器調節的速度慢，但KP過小又起不到調節作用. 另外，雖然比例調節器控制規律簡單，控制參數易於整定。但缺點是它只能在一種負載情況下實現無靜差值的調節，當負載變化時，除非重新調整相應的y0值的大小，否則控制系統將會產生無法消除的靜差值.

1.2比例積分調節
比例調節器的主要缺點是存在無法消除的靜差值，影響了調節精度。為了消除靜差值，在比例調節器的基礎上並入一個積分調節器構成比例積分調節器，其調節規律可用下列（2）式表示：
y ＝ Kp * （e＋ ）＋y0 （2）
式中：Ti 為積分常數，它的物理意義是當調節器積分調節作用與比例調節作用的輸出相等時所需的調節時間。積分常數Ti的大小決定了積分作用強弱程度。Ti選擇得越小，積分的調節作用越強，但系統振盪的衰減速度越慢。 當 Ti 過小時，甚至會造成系統的持續振盪，使調節器的輸出波動不定，給生產過程帶來嚴重的危害。相反地，當 Ti 選擇的越大，積分的調節作用越弱 ，雖然過渡過程中不容易出現振盪現象，但消除偏差e的時間卻很長。因此，積分常數Ti大小的選擇要得當，根據一般的經驗, Ti值的優選范圍是：對於壓力調節Ti 為0.8 ～ 2.0min, 對於溫度調節 Ti 為4.0 ～ 8.0min。由於積分調節對偏差有累積作用 ,所以，只要有偏差e存在積分的調節作用就會不斷地增強，直至消除比例調節器無法消除的靜差值。圖3為PI調節器輸入與輸出的關系

1.3比例積分微分調節
加入積分調節後，雖可消除靜差，使控制系統靜態特性得以改善，但是有意積分調節器輸出值的大小是與偏差值e的持續時間成正比的，這樣就會使系統消除靜差的調節過程變慢， 由此帶來的是系統的動態性能變差。尤其是當積分常數Ti 很大時， 情況更為嚴重。另外，當系統受到沖激式偏差沖擊時，由於偏差的變化率很大，而PI調節器的調節速度又很慢，這樣勢必會造成系統的振盪，給生產過程帶來很大的危害。改善的方法是在比例積分調節的基礎上再加入微分調節，構成比例積分微分調節器 PID，其調節規律可用(3)式表示：
y ＝ Kp * （e＋ ＋ ）＋y0 （3）
式中 ：Td 為微分常數，它的物理意義是當調節器微分調節作用與比例調節作用的輸出相等時所需的調節時間。
圖 4 為比例微分調節器PD的輸入與輸出的關系圖。加入微分調節後,當偏差e瞬間波動過快時 ,微分調節器會立即產生沖激式響應，來抑制偏差的變化。而且偏差變化越快，微分調節的作用越大。從而使系統更趨於穩定，避免振盪現象的發生，改善了系統的動態性能.

數字PID控 制 系 統 就 是把模擬PID控 制算 式離 散化處理，便於系統用單片機或計算機實 現 控 制 。數 字PID控制系統如圖5示

其中，SV是設定數字量 。

設采樣周期為T，初始時刻為0,第n次采樣的偏差為 ，控制輸出為Vn , 則數字PID控制算式為

式中，T采樣周期，Vn為調節器第n次輸出值， 為第n次采樣偏差， 為第n-1次采樣偏差。

2．位置式PID與增量式PID演算法的比較

單片機控制系統通過A/D電路檢測輸出值S,並計算偏差e和控制變數y, 再經D/A轉換後輸出給執行機構,從而實現縮小或消除輸出偏差的的,使系統輸出值S穩定在給定值區域內. 在計算機控制過程中,整個計算過程採用的是數值計算方法,當采樣周期足夠小時,這種數值近似計算相當准確,使離散的被控過程與連續過程相當接近.圖6單片機閉環控制系統圖

PID演算法是將描述連續過程的微分方程轉化為差分方程,然後,根據差分方程編制計算程序來進行控制計算的. 另外在PID控制中,由於PID算式選擇的不同,最終所得到的控制效果是不同的.

位置式PID的控制演算法
如前所述PID調節的微分方程為：
y ＝ Kp * （e＋ ＋ ）＋y0
設采樣周期為T，初始時刻為0,第n次采樣的偏差為 ，控制輸出為Vn , 則數字PID控制算式為
（4）
式中，T采樣周期，Vn為調節器第n次輸出值， 為第n次采樣偏差， 為第n-1次采樣偏差。

在式（4）所表示的算式中,輸出值Vn 對應於執行機構達到的位置,它對控制變數與設定值的偏差進行運算,基本控制形式與常規調節器相類似,因此,通常稱為位置式PID控制算式。

為了編寫計算機程序的方便，將上述式子寫成

式子：Ka＝Kp*T/Ti Kb＝Kp*Td/T
因為采樣周期T積分常數Ti和微分常數Td選定後都是常數，因此Ka和Kb必定是常數。圖7演算法程序流程圖

增量式PID的控制演算法
在數字控制系統中並不常用位置式PID控制算式,而是讓單片機只輸出增量,也就是採用增量式PID演算法

增量式PID演算法就是讓計算機或單片機輸出相鄰兩次調節結果的增量,由式(2) ,可求出第n-1次調節器的輸出Vn -1 。

（5）
式中, Kp = 1 /σ為比例常數;
KI = Kp * T / Ti 為積分常數;
KD = Kp * Td / T為微分常數。

式(5)的運算結果表徵了閥位改變的增量,執行機構每次只按增量大小動作,因此即便控制器出了故障,也不會對生產造成威脅。
有些執行機構需要的不是控制變數的絕對值而是增量,這樣增量式P ID的算式恰好滿足要求。即使執行機構需要的是控制變數的絕對值而不是增量,仍然可採用增量式PID算式進行計算,輸出則採用位置式PI的輸出形式,這樣也使計算變得簡單多了.其計算公式為: yn =yn-1 +Δyn
程序流程圖,如圖8示.

在控制系統中,如執行機構採用調節閥,則控制量對應閥門的開度,表徵了執行機構的位置,此時控制器應採用數字PID位置式控制演算法,如下圖所示。

如執行機構採用步進電機,每個采樣周期,控制器輸出的控制量,是相對於上次控制量的增加,此時控制器應採用數字PID 增量控制演算法,如下圖所示。

這兩種控制演算法的比較
量型演算法與位置型演算法相比,具有以下優點:
① 增量型演算法不需要做累加,控制量增量的確定僅與最近三次誤差采樣值有關,計算誤差或計算精度問題,對控制量的計算影響較小。而位置型演算法要用到過去的誤差累加值,容易產生大的累加誤差。特別是當計算機發生故障時, 位置型PID由於調節器是全量輸出,控制變數y可能會發生大幅振盪,給生產帶來嚴重危害。而在增量式PID演算法中,由於計算機只輸出控制變數的增量Δyn ,發生故障時，隻影響本次增量的大小,故影響較小。
另外,用位數相同的計算機或單片機,因為ΔVn 比Vn 小的多,增量式演算法可以有更高的精度。

② 增量型演算法得出的是控制量的增量,例如閥門控制中,只輸出閥門開度的變化部分,誤動作影響小,必要時通過邏輯判斷限制或禁止本次輸出,不會嚴重影響系統的工作。而位置型演算法的輸出時控制量的全量輸出,誤動作影響大。因而增量式演算法比位置式演算法更可靠。

③ 系統從手動切換到自動時,位置式PID演算法需將調節器的輸出置為Y0,這樣才可能實現無沖擊切換. 而增量式P ID 演算法中,由於公式中沒有Y0項,所以易於實現手動到自動的無沖擊切換.或反過來從自動切換到手動,對系統沖擊小。

④ 增量式演算法中,比例項Kp ( )與積分項 的符號有如下關系:
當PV < SV 且繼續偏離SV 變化時, > , > 0;
當PV < SV 且繼續偏離SV 變化時, < , < 0 。

因此,可以得出結論:當過程變數PV 繼續偏離設定值SV 變化時, 積分項與比例項同符號;反之,當過程變數向設定值方向變化時,積分項和比例項的符號相反。
由於增量式PID 控制具有這種性質,當PV 接近SV 變化是,反號的比例作用阻礙了積分作用,因而可避免積分飽和和隨之帶來的振盪。

⑤ 位置式PID演算法中,由於差分公式中有對偏差的累加計算,所以,容易產生積分飽和現象, 造成系統失控. 而在增量式PID演算法中,由於差分公式中不存在有對偏差的累加計算,所以,不會產生積分失控現象,避免了系統的超調和振盪現象的發生. 但增量式PID 演算法有產生比例和微分失控現象的可能，對系統的動態特性產生影響。

⑥ 由式(4)和式(5)可以看出,增量式演算法簡單,便於編程的實現。

由於增量式演算法有以上優點,所以增量式演算法比位置式演算法用得更為廣泛。

3．采樣周期的選取

數字PID控制系統和模擬PID控制系統一樣，需要經過參數整定才能運行。所不同的是，除了整定P，I，D外，還要確定系統的采樣（控制）周期T。
根據采樣定理, 采樣周期T≤∏≤wmax, 由於被控制對象的物理過程及參數的變化比較復雜, 致使模擬信號的最高角頻率wmax是很難確定採的。定理僅從理論上給出了采樣周期的上限, 實際采樣周期的選取要受到多方面因素的制約。

1 系統控製品質的要求
由於過程式控制制中通常用電動調節閥或氣動調節閥, 他們的響應速度較低, 如果采樣周期過短, 那麼執行機構來不及響應, 仍然達不到控制目的, 所以采樣周期也不能過短。

2 控制系統抗擾動和快速響應的要求
從控制系統抗擾動和快速響應的要求來講要求采樣周期短些, 從計算工作量來看, 則又希望采樣周期長些, 這樣可以控制更多的迴路, 保證每個迴路有足夠的時間來完成必要的運算。

3 計算機成本
從計算機的成本來講，也希望采樣周期長些,。這樣計算機的運算速度和採集數據的速率也可降低, 從而降低硬體成本。
采樣周期的選取還應考慮被控制對象的時間常數Tp和純延遲時間τ, 當τ= 0 或者當 τ< 0.5Tp時,可選T介於0.1Tp至0.2Tp之間；當τ>0.5Tp時, 可選T等於或接近τ。

4 必須注意, 采樣周期的選取應與PID參數的整定綜合考慮, 選取采樣周期時應考慮的幾個因素
（1）采樣周期應遠小於對象的擾動信號周期。
（2）采樣周期比對象的時間常數小得多, 否則采樣信號無法反映瞬變過程。
（3）考慮執行器響應速度。如果執行器的響應速度比較慢, 那麼過短的采樣周期將失去意義
（4）對象所要求的調節品質。在計算機運行速度允許的情況下,采樣周期短,調節器質好。
（5）性能價格比。從控制性能來考慮,希望采樣周期短,但計算機運算速度以及AD和DA的轉 換速度要相應地提高, 導致計算機的費用增加。
（6）計算機所承擔的工作量。如果控制的迴路數多,計算量大,則采樣周期要加長;反之，
可以縮短。

由上述分析可知, 采樣周期受各種因素的影響, 有些是相互矛盾的, 必須是具體情況和主要的要求 做出折中的選擇。在具體選擇采樣周期時, 可參照表1所示的經驗數據,在通過現場試驗最後確定合適的采樣周期, 表1僅列出幾種經驗采樣周期T的上限,隨著計算機技術的進步及其成本的下降, 一般可以選取較短的采樣周期, 使數字控制系統近似連續控制系統。

幾種常見的參數整定方法：
隨著計算機技術的發展, 一般可以選擇較短的采樣(控制)周期T ,它相對於被控制對象時間常數Tp來說也就更短了。所以數字PID控制參數的整定過程是,首先按模擬PID控制參數整定的方法來選擇,然後再適當調整,並考慮采樣 控制周期對整定參數的影響。由於模擬 PID調節器應用歷史悠久,已經研究出多種參數整定方法。針對數字控制的特點,目前常用的有幾種整定方法。

（1）穩定邊界法
這種方法需要做穩定邊界實驗。實驗步驟是,選用純比例控制, 給定值r做階躍擾動, 從較大的比例帶開始, 逐漸減小 ,直到被控制量Y出現臨界振盪位置,記下臨界振盪周期Tu和臨界比例帶 u,然後按經驗公式計算 ，Ti和Ta。

（2）衰減曲線法
實驗步驟與穩定邊界法相似, 首先選用純比例控制,給定值 r做階躍擾動,從較大的比例帶 開始,逐漸減小 ,直至被控量Y出現4∶1 衰減過程為止。記下此時的比例帶 v,相鄰波峰之間的時間Tv。然後按經驗公式計算 ，Ti和Ta。

（3）動態特性法
上述兩種方法直接在閉環系統中進行參數整定。而動態特性法卻是在系統處於開環情況下,首先做被控制對象的階躍響應曲線,從該曲線上求得對象的純延遲時間τ，時間常數Te 和放大系數K。然後在按經驗公式計算 ，Ti和Ta。

（4）基於偏差積分指標最小的整定參數法
由於計算機的運算速度快,這就為使用偏差積分指標整定PID 控制參數提供了可能,常用以下三種指標: ISE，IAE，ITAE。一般情況下, ISE 指標的超調量大,上升時間快; AIE 指標的超調量適中, 上升時間稍快; ITAE 指標的超調量小,調整時間小。採用偏差積分指標, 可以利用計算機尋找最佳的PID控制參數。

（5）實驗湊試法
實驗湊試法是通過閉環運行或模擬，觀察系統的響應曲線，然後根據各參數對系統的影響，反復湊試參數，直至出現滿意的響應，從而確定PID控制參數。

整定步驟
實驗湊試法的整定步驟為「先比例，再積分，最後微分」。

①整定比例控制
將比例控製作用由小變到大，觀察各次響應，直至得到反應快、超調小的響應曲線。

②整定積分環節
若在比例控制下穩態誤差不能滿足要求，需加入積分控制。
先將步驟①中選擇的比例系數減小為原來的50～80％，再將積分時間置一個較大值，觀測響應曲線。然後減小積分時間，加大積分作用，並相應調整比例系數，反復試湊至得到較滿意的響應，確定比例和積分的參數。

③整定微分環節
若經過步驟②，PI控制只能消除穩態誤差，而動態過程不能令人滿意，則應加入微分控制，構成PID控制。
先置微分時間Td=0，逐漸加大Td，同時相應地改變比例系數和積分時間，反復試湊至獲得滿意的控制效果和PID控制參數。

（6）實驗經驗法
擴充臨界比例度法
實驗經驗法調整PID參數的方法中較常用的是擴充臨界比例度法,其最大的優點是，參數的整定不依賴受控對象的數學模型，直接在現場整定、簡單易行。
擴充比例度法適用於有自平衡特性的受控對象，是對連續――時間PID控制器參數整定的臨界比例度法的擴充。

整定步驟
擴充比例度法整定數字PID控制器參數的步驟是：
①預選擇一個足夠短的采樣周期Ts。
一般說Ts應小於受控對象純延遲時間的十分之一。

②用選定的TS使系統工作。
這時去掉積分作用和微分作用，將控制選擇為純比例控制器，構成閉環運行。逐漸減小比例度，即加大比例放大系數Kp，直至系統對輸入的階躍信號的響應出現臨界振盪（穩定邊緣），將這時的比例放大系數記為Kr,臨界振盪周期記為Tr。

③選擇控制度。控制度，就是以連續――時間PID控制器為基準，將數字PID控制效果與之相比較。
通常採用誤差平方積分

作為控制效果的評價函數。
定義控制度

采樣周期TS的長短會影響采樣-數據控制系統 的品質，同樣是最佳整定，采樣-數據控制系統的控製品質要低於連續-時間控制系統。因而，控制度總是大於1的，而且控制度越大，相應的采樣-數據控制系統的品質越差。控制度的選擇要從所設計的系統的控製品質要求出發。

④查表確定參數。根據所選擇的控制度，查表，得出數字PID中相應的參數Ts,Kp,Ti和Td。

⑤運行與修正。
將求得的各參數值加入PID控制器,閉環運行,觀察控制效果,並作適當的調整以獲得比較滿意的效果。

結束語：

數字PID控制參數的整定, 其目的是為過程計算機控制系統提供一個實用的數字PID 控制器。數字PID控制器綜合了PID控制和邏輯判斷的功能, 他的功能比模擬調節器強。人們對PID控制系統的連續化設計已積累了豐富的經驗, 在此基礎上, 相信數字PID控制系統的設計更加完美, 數字PID控制參數的整定更趨於理想, 使PID控制更加靈活多樣, 更能滿足生產過程自動化提出的多種要求, 把調節品質提高到最佳控制狀態

參考文獻：
①benjanmin C.Kuo Farid Gplnaraghi 自動控制理論 高等教育出版社
②於長官 現代控制理論 哈爾濱工業大學出版社
③俞金壽 過程式控制制系統 機械工業出版社
④顧德英 羅雲林 馬淑華 計算機控制技術 北京郵電大學出版社

Ⅳ 增量式pid和位置式pid相比各有什麼優缺點

位置PID和增量PID之間的差異是不同的輸出，是否存在積分部分以及是否具有記憶功能。

1.輸出不同：位置PID控制的輸出與整個過去狀態有關，並且使用了誤差的累加值；而增量PID的輸出僅與當前拍和前兩拍的誤差有關，因此位置PID控制的累積誤差相對較大。

2．是否有積分部分：增量PID控制輸出為控制量增量，沒有積分功能，因此該方法適用於帶有積分部分的對象，例如步進電機等。 ，但位置PID適用於執行沒有積分部件的對象，例如電動液壓伺服閥。

3．是否具有記憶功能：由於增量PID輸出是控制量增量，因此，如果計算機出現故障，則故障影響較小，執行器本身具有記憶功能，該功能仍可保留且不會嚴重影響系統的工作，而位置輸出直接對應於對象的輸出，因此對系統影響較大。

(5)增量式pid演算法流程圖擴展閱讀：

增量PID的特點：計算中不需要累加。控制增量Δu（k）的確定僅與最後三個采樣值有關，通過加權過程易於獲得較好的控制效果。每次計算機僅輸出控制增量，即與執行器位置相對應的變化量，因此機器在發生故障時影響范圍很小，不會嚴重影響生產過程；手動－自動切換的影響很小。

位置PID特性：在積分環節中，對從時間0到當前時間的所有偏差進行積分，這是一種非遞推式的全局積分。當前采樣時間的輸出與過去的每個時間相關，計算量很大，控制器的輸出對應於執行器的實際位置。如果計算失敗，則執行器的作用范圍會發生很大變化。

Ⅵ PID的計算公式

PID的增量型公式：

PID=Uk+KP*【E(k)-E(k-1)】+KI*E(k)+KD*【E(k)-2E(k-1)+E(k-2)】

PID演算法具體分兩種：一種是位置式的 ，一種是增量式的。

位置式PID的輸出與過去的所有狀態有關，計算時要對e（每一次的控制誤差）進行累加，這個計算量非常大，而明顯沒有必要。而且小車的PID控制器的輸出並不是絕對數值，而是一個△，代表增多少，減多少。換句話說，通過增量PID演算法，每次輸出是PWM要增加多少或者減小多少，而不是PWM的實際值。所以明白增量式PID就行了。

PID控制原理：

本系統通過擺桿（輥）反饋的位置信號實現同步控制。收線控制採用實時計算的實際卷徑值，通過卷徑的變化修正PID前饋量，可以使整個系統准確、穩定運行。

PID系統特點：

1、主驅動電機速度可以通過電位器來控制，把S350設置為SVC開環矢量控制，將模擬輸出端子FM設定為運行頻率，從而給定收卷用變頻器的主速度。

2、收卷用S350變頻器的主速度來自放卷（主驅動）的模擬輸出埠。擺桿電位器模擬量

信號通過CI通道作為PID的反饋量。S350的頻率源採用主頻率Ⅵ和輔助頻率源PID疊加的方式。通過調整運行過程PID參數，可以獲得穩定的收放卷效果。

3、本系統啟用邏輯控制和卷徑計算功能，能使系統在任意卷徑下平穩啟動，同時兩組PID參數可確保生產全程擺桿控制效果穩定。

Ⅶ 你好，我的畢設題目也是工業鍋爐電氣控制系統，用PLC控制的，可以給我點資料嗎

可編程序控制器(Programmable Logic controller)是以微處理器為基礎，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術的一種新型通用工業自動控制裝置。它具有體積小、功能強、編程方便、可靠性高、耐惡劣環境能力強等優點，已廣泛應用於工業自動化生產的各個領域，成為工業控制的主要手段和重要的基礎設備之一，與機器人技術、CAD/CAM並列稱為工業生產自動化的三大支柱。國際電工委員會(IEC)對PLC定義如下:PLC是專為在工業環境下應用而設計的一種數字運算操作的電子裝置，是帶有存儲器、可以編製程序的控制器。它能夠存儲和執行指令，進行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作，並通過數字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機械和生產過程。PLC及其有關的外圍設備，都應按易於與工業控制系統形成一體、易於擴展其功能的原則設計。
1．可編程序控制器的基本結構
從廣義上講，PLC是一種計算機系統，只不過它比一般的計算機具有更強的與工業過程相連接的輸入輸出介面，具有更適用於控制的編程語言，具有更適應工業環境的抗干擾性能。其結構和計算機控制系統十分相似，一般由中央處理器(CPU)、存儲器、輸入/輸出(I/O)介面、電源等部分組成。由於PLC的中央處理器都是由微處理器、單片機組成，存儲器和1/0部件也形式多樣，按照結構形式的不同，PLC還可以分為整體式結構和組合式結構。區別在於整體式的結構將CPU、RAM、ROM、I/O單元等組裝成一個主體，構成主機，其結構示意圖如圖4.1所示。組合式的結構是將PLC的各個部分分別做成相應的電路板或模塊，模塊之間通過底板上的匯流排相互連接。無論是哪種結構類型的PLC，外部的各種開關信號、模擬信號、感測器檢測的各種信號均作為PLC的輸入變數，它們經PLC外部輸入端子輸入到內部寄存器中，經PLC內部邏輯運算或其他各種運算、處理後送到輸出端子，它們是PLC的輸出變數。PLC的系統程序和用戶程序都存放在存儲器中，現場輸入信號經過I/O單元傳送至CPU，CPU按照用戶程序存儲器里的指令，執行邏輯或算術運算，並發
出相應的控制指令，該指令通過I/O單元傳送至現場，驅動相應的執行機構動作，從而完成相應的控制任務。
2．PLC的基本工作原理和主要技術指標
PLC的工作方式與微型計算機的中斷處理方式相比，有很大的不同。微機一般採用等待命令的工作方式，PLC則採用循環掃描的工作方式。在PLC中，用戶程序按先後順序存放，CPU從第一條指令開始執行程序，直至遇到結束符後又返回第一條，如此周而復始不斷循環。PLC的掃描過程如圖4.2 所示。這個過程分為數據輸入采樣階段、程序執行階段、輸出刷新階段三個階段。整個過程進行一次所需的時間成為掃描周期。在數據輸入采樣階段，PLC以掃描方式讀入所有輸入端的通/斷狀態並存入輸入映像存儲區中，接著轉入用戶程序執行階段。在非輸入采樣階段，無論輸入狀態如何變化，輸入映像存儲區的內容都保持不變，直到進入下一個掃描周期的輸入采樣階段，PLC才會將輸入端的狀態讀入輸入映像存儲區中。在程序執行階段，根據梯形圖程序先左後右、先上後下的掃描原則，順序執行用戶程序指令。程序執行結果並不直接輸出，而是將其寫入輸出映像存儲區。輸出映像存儲區中的每一位會隨著程序執行的進程而變化。輸出數據及處理階段，在戶程序執行完，集中把輸出映像存儲區中的繼電器通/斷狀態傳送至輸出狀態鎖存器，再經輸出驅動電路，進行隔離和功率放大去驅動外部負載。
上述PLC的掃描工作過程，掃描周期是PLC一個很重要的指標，小型PLC的掃描周期一般為十幾毫秒到幾十毫秒。從PLC輸入端有一個輸入信號發生變化到輸出端對該變化做出反應，需要一段時間，這段時間就稱為PLC的響應時間或滯後時間。影響I/O滯後的主要原因有:輸入濾波的時間常數，輸出繼電器的機械滯後，程序執行的時間，程序設計不當的附加影響等。毫秒級的掃描時間對於一般工業設備通常是可以接受的，PLC的響應滯後是允許的，但是對某些I/O快速響應的設備，則應採取相應的處理措施。如選用高速CPU，提高掃描速度，採用快速響應模塊、高速計數模塊以及不同的中斷處理等措施減少滯後時間。對用戶來說，選擇了一個PLC，合理的編製程序是縮短響應時間的關鍵。

Ⅷ 什麼是數字pid位置控制演算法和增量型控制演算法試比較它們的優缺點

（1）數字PID位置型控制演算法：

執行機構需要的是控制量的增量（例如驅動步進電機）時，數字控制器的輸出只是控制量的增量，該公式稱為增量式PID控制演算法。

優點：①誤動作時影響小，必要時可用邏輯判斷的方法去掉出錯數據。

②手動/自動切換時沖擊小，便於實現無擾動切換。當計算機故障時，仍能保持原值。

③算式中不需要累加。

缺點：積分截斷效應大，有穩態誤差；溢出的影響大。

Ⅸ 已知調節器傳遞函數d（s）=1+0.17/1+0.085,采樣周期t=1s，數字pid演算法實現分別寫出pid演算法增量式和位置式

位置式=增量式的積分。位置式PID與過去輸出狀態量都有關；增量式PID只與現在和過去兩個狀態（即一共三個狀態量）有關。

執行器自帶積分是指執行器輸入為0時，執行器控制量輸出是否能回到原位置（即是否有記憶性）。如當步進電機不輸入脈沖時，位置不處於原位置，那麼就說步進電機旋轉位移自帶積分，步進電機速度變為原時刻速度0，那麼步進電機轉速就不帶積分。

(9)增量式pid演算法流程圖擴展閱讀：

注意事項：

1、PI只是一個誤差控制器，輸入量可以為任意數據，例如電梯中人的載荷重量是一個參數，會導致電梯轉速的變化，然後電梯轉速會變慢，為了穩定，就要採集電梯的載荷引起的速度變化。

2、若在改變輸入時要輸出的值穩定，即看不出什麼變化來，則把P調大一位數以上，在慢慢調i直到穩定。網上有各種調節口訣，大同小異，關鍵要根據電路去選擇合適的參數。從大調再微調。

3、在使用模擬控制器時，由於各行業應用對象的特性是不相同的，如對象很敏感，或被控流量常是脈動狀態時，就不應再用微分功能了，否則會使脈動信號的變化加劇。