增量式pid算法流程图

Ⅰ 想用增量式PID算法做电动车平衡跷跷板，有几点关于PID的知识不懂，求指点

去不断改变参数观察输出曲线，值到找到合适的参数，一个经验丰富的工程师往往在不断改变参数的时候也遵循一定的规律。根据整定好的参数，可用如下方法继续调整直到找到合适的参数。
1.首先只整定比例部分。将KP在附近变化，并记录相应的系统响应曲线，直到得到反应快，超调小的响应曲线。如果没有稳态误差或稳态误差已小到允许范围，那么系统可以用改组参数。
2.如果在调节比例系数的基础上稳态误差不能满足要求，则继续整定积分系数。整定时首先将第一步确定的KP减少一点值，对应积分时间参数从较大值开始，然后慢慢减小积分时间常数，使系统在保持良好动态响应的情况下，消除稳态误差，即可使用该组参数。这种调整方法可以根据动态响应状况，反复改变KP及TI以得到满意的控制过程。
3.若上述方法消除了稳态误差，但动态过程却始终达不到要求，则可调节微分环节。TD逐渐增大，同时相应地改变KP和TI，逐步试凑以获得满意的调节效果。
最后，根据系统的阶跃响应曲线的形状特点与要求的差异，可微调参数：曲线在达到稳定之前超调大，减少KP；达到稳定之前曲线超调少，调节时间却长，增大KP；快达到稳定的时候曲线偏离回复时间长，适当减少积分时间；曲线时而偏离，时而回复，则可增加积分时间；当曲线达到稳定之前振荡周期短，则减少微分时间;曲线达到稳定之前振荡周期长，过渡时间长，则增加微分时间。

Ⅱ 请教温控PID增量型算法公式

南京星德机械提供：增量式PID控制算法

当执行机构需要的不是控制量的绝对值，而是控制量的增量（例如去驱

动步进电动机）时，需要用PID的“增量算法”。

Ⅲ 什么是增量式PID算法

1，PID增量式算法：是PID控制算法的一种，有滤波的选择，系统的动态过程加速的功能。
（1）滤波的选择：可以对输入加一个前置滤波器，使得进入控制算法的给定值不突变，而是有一定惯性延迟的缓变量。
（2）系统的动态过程加速：如果被控量继续偏离给定值，则这两项符号相同，而当被控量向给定值方向变化时，则这两项的符号相反。由于这一性质，当被控量接近给定值的时候，反号的比例作用阻碍了积分作用，因而避免了积分超调以及随之带来的振荡，这显然是有利于控制的。但如果被控量远未接近给定值，仅刚开始向给定值变化时，由于比例和积分反向，将会减慢控制过程。
2，PID增量算法的饱和作用及其抑制：在PID增量算法中，由于执行元件本身是机械或物理的积分储存单元，如果给定值发生突变时，由算法的比例部分和微分部分计算出的控制增量可能比较大，如果该值超过了执行元件所允许的最大限度，那么实际上执行的控制增量将时受到限制时的值，多余的部分将丢失，将使系统的动态过程变长，因此，需要采取一定的措施改善这种情况。

Ⅳ 急！！！数字PID控制器的参数整定方法研究

数字PID控制器的参数整定方法研究
中山大学 信息科学与技术学院
电子与通信工程系 自动化

摘要：
本文重点论述数字PID控制的原理和参数的整定方法。重点介绍了增量式PID和位置式PID，对数字PID控制参数的整定方法做了详细的分析，最后提出数字PID参数的整定对自动控制所起到的重要作用。
关键词：
数字PID 算法研究 参数整定 控制
引言：
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。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，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控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
数字PID调节是连续系统控制中广泛应用的一种控制方法。由于它结构改变灵活,所以 ,可根据系统的要求，在常规PID调节的基础上进行多种PID变型控制，如PID控制 ,比例PID控制,不完全微分控制,带死区的PID控制等等。特别是PID控制不需控制对象的精确的数学模型，这对大多数很难得到或根本得不到精确的数学模型的工业控制对象来说,无疑更适合应用PID控制。因此 PID 控制技术在工业过程控制中应用的非常广泛。
数字PID控制系统是时间的离散系统,计算机对生产过程的控制是断续的过程. 即在每一个采样周期内，传感器将所测数据转换成统一的标准信号后输入给调节器，在调节器中与设定值进行比较得出偏差值，经PID运算得出本次的控制量，输出到执行器后才完成了本次的调节任务。在PID调节中 ,由于PID 算式选择的不同会得到不同的控制效果，特别是当算法中某些参数选择的不妥时，会引起控制系统的超调或振荡，这对某些生产过程是十分有害的。为了避免这种有害现象的发生，分析和研究PID算法，确定合理的PID参数是必要的，同时对PID控制技术的广泛应用具有重要的意义.
正文：
1．数字PID控制原理

PID调节器由比例调节器P, 积分调节器I和微分调节器D构成 ,它通过对偏差值的比例，积分和微分运算后 ,用计算所得的控制量来控制被控对象。图1所示为PID控制系统框图.

图中 : R为设定的期望值 , y为控制变量，S为实际输出值，e为控制偏差 ( e = R - S)
PID调节器按其调节规律可分为比例调节，比例积分调节和比例积分微分调节等. 下面分别 来阐述它们的各自的调节作用.

1.1比例调节
比例调节是数字控制中最简单的一种调节方法. 其特点是调节器的输出与控制偏差e成线性 比例关系 ,控制规律为
y ＝Kp * e ＋ y0 （1）
式中，Kp为比例系数，y0为偏差，e为零时调节器的输出值。图2为比例调节器输入与输出的关系图.
当输出值S与设定的期望值R之间间产生偏差时，比例调节器会自动调节控制变量y (如为控制阀门的开度)的大小。控制变量y的大小会朝着减小偏差e的方向变化。比例系数Kp的大小决定了比例调节器调节的快慢程度，KP大调节器调节的速度快,但Kp过大会使控制系统出现超调或振荡现象。Kp小调节器调节的速度慢，但KP过小又起不到调节作用. 另外，虽然比例调节器控制规律简单，控制参数易于整定。但缺点是它只能在一种负载情况下实现无静差值的调节，当负载变化时，除非重新调整相应的y0值的大小，否则控制系统将会产生无法消除的静差值.

1.2比例积分调节
比例调节器的主要缺点是存在无法消除的静差值，影响了调节精度。为了消除静差值，在比例调节器的基础上并入一个积分调节器构成比例积分调节器，其调节规律可用下列（2）式表示：
y ＝ Kp * （e＋ ）＋y0 （2）
式中：Ti 为积分常数，它的物理意义是当调节器积分调节作用与比例调节作用的输出相等时所需的调节时间。积分常数Ti的大小决定了积分作用强弱程度。Ti选择得越小，积分的调节作用越强，但系统振荡的衰减速度越慢。 当 Ti 过小时，甚至会造成系统的持续振荡，使调节器的输出波动不定，给生产过程带来严重的危害。相反地，当 Ti 选择的越大，积分的调节作用越弱 ，虽然过渡过程中不容易出现振荡现象，但消除偏差e的时间却很长。因此，积分常数Ti大小的选择要得当，根据一般的经验, Ti值的优选范围是：对于压力调节Ti 为0.8 ～ 2.0min, 对于温度调节 Ti 为4.0 ～ 8.0min。由于积分调节对偏差有累积作用 ,所以，只要有偏差e存在积分的调节作用就会不断地增强，直至消除比例调节器无法消除的静差值。图3为PI调节器输入与输出的关系

1.3比例积分微分调节
加入积分调节后，虽可消除静差，使控制系统静态特性得以改善，但是有意积分调节器输出值的大小是与偏差值e的持续时间成正比的，这样就会使系统消除静差的调节过程变慢， 由此带来的是系统的动态性能变差。尤其是当积分常数Ti 很大时， 情况更为严重。另外，当系统受到冲激式偏差冲击时，由于偏差的变化率很大，而PI调节器的调节速度又很慢，这样势必会造成系统的振荡，给生产过程带来很大的危害。改善的方法是在比例积分调节的基础上再加入微分调节，构成比例积分微分调节器 PID，其调节规律可用(3)式表示：
y ＝ Kp * （e＋ ＋ ）＋y0 （3）
式中 ：Td 为微分常数，它的物理意义是当调节器微分调节作用与比例调节作用的输出相等时所需的调节时间。
图 4 为比例微分调节器PD的输入与输出的关系图。加入微分调节后,当偏差e瞬间波动过快时 ,微分调节器会立即产生冲激式响应，来抑制偏差的变化。而且偏差变化越快，微分调节的作用越大。从而使系统更趋于稳定，避免振荡现象的发生，改善了系统的动态性能.

数字PID控 制 系 统 就 是把模拟PID控 制算 式离 散化处理，便于系统用单片机或计算机实 现 控 制 。数 字PID控制系统如图5示

其中，SV是设定数字量 。

设采样周期为T，初始时刻为0,第n次采样的偏差为 ，控制输出为Vn , 则数字PID控制算式为

式中，T采样周期，Vn为调节器第n次输出值， 为第n次采样偏差， 为第n-1次采样偏差。

2．位置式PID与增量式PID算法的比较

单片机控制系统通过A/D电路检测输出值S,并计算偏差e和控制变量y, 再经D/A转换后输出给执行机构,从而实现缩小或消除输出偏差的的,使系统输出值S稳定在给定值区域内. 在计算机控制过程中,整个计算过程采用的是数值计算方法,当采样周期足够小时,这种数值近似计算相当准确,使离散的被控过程与连续过程相当接近.图6单片机闭环控制系统图

PID算法是将描述连续过程的微分方程转化为差分方程,然后,根据差分方程编制计算程序来进行控制计算的. 另外在PID控制中,由于PID算式选择的不同,最终所得到的控制效果是不同的.

位置式PID的控制算法
如前所述PID调节的微分方程为：
y ＝ Kp * （e＋ ＋ ）＋y0
设采样周期为T，初始时刻为0,第n次采样的偏差为 ，控制输出为Vn , 则数字PID控制算式为
（4）
式中，T采样周期，Vn为调节器第n次输出值， 为第n次采样偏差， 为第n-1次采样偏差。

在式（4）所表示的算式中,输出值Vn 对应于执行机构达到的位置,它对控制变量与设定值的偏差进行运算,基本控制形式与常规调节器相类似,因此,通常称为位置式PID控制算式。

为了编写计算机程序的方便，将上述式子写成

式子：Ka＝Kp*T/Ti Kb＝Kp*Td/T
因为采样周期T积分常数Ti和微分常数Td选定后都是常数，因此Ka和Kb必定是常数。图7算法程序流程图

增量式PID的控制算法
在数字控制系统中并不常用位置式PID控制算式,而是让单片机只输出增量,也就是采用增量式PID算法

增量式PID算法就是让计算机或单片机输出相邻两次调节结果的增量,由式(2) ,可求出第n-1次调节器的输出Vn -1 。

（5）
式中, Kp = 1 /σ为比例常数;
KI = Kp * T / Ti 为积分常数;
KD = Kp * Td / T为微分常数。

式(5)的运算结果表征了阀位改变的增量,执行机构每次只按增量大小动作,因此即便控制器出了故障,也不会对生产造成威胁。
有些执行机构需要的不是控制变量的绝对值而是增量,这样增量式P ID的算式恰好满足要求。即使执行机构需要的是控制变量的绝对值而不是增量,仍然可采用增量式PID算式进行计算,输出则采用位置式PI的输出形式,这样也使计算变得简单多了.其计算公式为: yn =yn-1 +Δyn
程序流程图,如图8示.

在控制系统中,如执行机构采用调节阀,则控制量对应阀门的开度,表征了执行机构的位置,此时控制器应采用数字PID位置式控制算法,如下图所示。

如执行机构采用步进电机,每个采样周期,控制器输出的控制量,是相对于上次控制量的增加,此时控制器应采用数字PID 增量控制算法,如下图所示。

这两种控制算法的比较
量型算法与位置型算法相比,具有以下优点:
① 增量型算法不需要做累加,控制量增量的确定仅与最近三次误差采样值有关,计算误差或计算精度问题,对控制量的计算影响较小。而位置型算法要用到过去的误差累加值,容易产生大的累加误差。特别是当计算机发生故障时, 位置型PID由于调节器是全量输出,控制变量y可能会发生大幅振荡,给生产带来严重危害。而在增量式PID算法中,由于计算机只输出控制变量的增量Δyn ,发生故障时，只影响本次增量的大小,故影响较小。
另外,用位数相同的计算机或单片机,因为ΔVn 比Vn 小的多,增量式算法可以有更高的精度。

② 增量型算法得出的是控制量的增量,例如阀门控制中,只输出阀门开度的变化部分,误动作影响小,必要时通过逻辑判断限制或禁止本次输出,不会严重影响系统的工作。而位置型算法的输出时控制量的全量输出,误动作影响大。因而增量式算法比位置式算法更可靠。

③ 系统从手动切换到自动时,位置式PID算法需将调节器的输出置为Y0,这样才可能实现无冲击切换. 而增量式P ID 算法中,由于公式中没有Y0项,所以易于实现手动到自动的无冲击切换.或反过来从自动切换到手动,对系统冲击小。

④ 增量式算法中,比例项Kp ( )与积分项 的符号有如下关系:
当PV < SV 且继续偏离SV 变化时, > , > 0;
当PV < SV 且继续偏离SV 变化时, < , < 0 。

因此,可以得出结论:当过程变量PV 继续偏离设定值SV 变化时, 积分项与比例项同符号;反之,当过程变量向设定值方向变化时,积分项和比例项的符号相反。
由于增量式PID 控制具有这种性质,当PV 接近SV 变化是,反号的比例作用阻碍了积分作用,因而可避免积分饱和和随之带来的振荡。

⑤ 位置式PID算法中,由于差分公式中有对偏差的累加计算,所以,容易产生积分饱和现象, 造成系统失控. 而在增量式PID算法中,由于差分公式中不存在有对偏差的累加计算,所以,不会产生积分失控现象,避免了系统的超调和振荡现象的发生. 但增量式PID 算法有产生比例和微分失控现象的可能，对系统的动态特性产生影响。

⑥ 由式(4)和式(5)可以看出,增量式算法简单,便于编程的实现。

由于增量式算法有以上优点,所以增量式算法比位置式算法用得更为广泛。

3．采样周期的选取

数字PID控制系统和模拟PID控制系统一样，需要经过参数整定才能运行。所不同的是，除了整定P，I，D外，还要确定系统的采样（控制）周期T。
根据采样定理, 采样周期T≤∏≤wmax, 由于被控制对象的物理过程及参数的变化比较复杂, 致使模拟信号的最高角频率wmax是很难确定采的。定理仅从理论上给出了采样周期的上限, 实际采样周期的选取要受到多方面因素的制约。

1 系统控制品质的要求
由于过程控制中通常用电动调节阀或气动调节阀, 他们的响应速度较低, 如果采样周期过短, 那么执行机构来不及响应, 仍然达不到控制目的, 所以采样周期也不能过短。

2 控制系统抗扰动和快速响应的要求
从控制系统抗扰动和快速响应的要求来讲要求采样周期短些, 从计算工作量来看, 则又希望采样周期长些, 这样可以控制更多的回路, 保证每个回路有足够的时间来完成必要的运算。

3 计算机成本
从计算机的成本来讲，也希望采样周期长些,。这样计算机的运算速度和采集数据的速率也可降低, 从而降低硬件成本。
采样周期的选取还应考虑被控制对象的时间常数Tp和纯延迟时间τ, 当τ= 0 或者当 τ< 0.5Tp时,可选T介于0.1Tp至0.2Tp之间；当τ>0.5Tp时, 可选T等于或接近τ。

4 必须注意, 采样周期的选取应与PID参数的整定综合考虑, 选取采样周期时应考虑的几个因素
（1）采样周期应远小于对象的扰动信号周期。
（2）采样周期比对象的时间常数小得多, 否则采样信号无法反映瞬变过程。
（3）考虑执行器响应速度。如果执行器的响应速度比较慢, 那么过短的采样周期将失去意义
（4）对象所要求的调节品质。在计算机运行速度允许的情况下,采样周期短,调节器质好。
（5）性能价格比。从控制性能来考虑,希望采样周期短,但计算机运算速度以及AD和DA的转 换速度要相应地提高, 导致计算机的费用增加。
（6）计算机所承担的工作量。如果控制的回路数多,计算量大,则采样周期要加长;反之，
可以缩短。

由上述分析可知, 采样周期受各种因素的影响, 有些是相互矛盾的, 必须是具体情况和主要的要求 做出折中的选择。在具体选择采样周期时, 可参照表1所示的经验数据,在通过现场试验最后确定合适的采样周期, 表1仅列出几种经验采样周期T的上限,随着计算机技术的进步及其成本的下降, 一般可以选取较短的采样周期, 使数字控制系统近似连续控制系统。

几种常见的参数整定方法：
随着计算机技术的发展, 一般可以选择较短的采样(控制)周期T ,它相对于被控制对象时间常数Tp来说也就更短了。所以数字PID控制参数的整定过程是,首先按模拟PID控制参数整定的方法来选择,然后再适当调整,并考虑采样 控制周期对整定参数的影响。由于模拟 PID调节器应用历史悠久,已经研究出多种参数整定方法。针对数字控制的特点,目前常用的有几种整定方法。

（1）稳定边界法
这种方法需要做稳定边界实验。实验步骤是,选用纯比例控制, 给定值r做阶跃扰动, 从较大的比例带开始, 逐渐减小 ,直到被控制量Y出现临界振荡位置,记下临界振荡周期Tu和临界比例带 u,然后按经验公式计算 ，Ti和Ta。

（2）衰减曲线法
实验步骤与稳定边界法相似, 首先选用纯比例控制,给定值 r做阶跃扰动,从较大的比例带 开始,逐渐减小 ,直至被控量Y出现4∶1 衰减过程为止。记下此时的比例带 v,相邻波峰之间的时间Tv。然后按经验公式计算 ，Ti和Ta。

（3）动态特性法
上述两种方法直接在闭环系统中进行参数整定。而动态特性法却是在系统处于开环情况下,首先做被控制对象的阶跃响应曲线,从该曲线上求得对象的纯延迟时间τ，时间常数Te 和放大系数K。然后在按经验公式计算 ，Ti和Ta。

（4）基于偏差积分指标最小的整定参数法
由于计算机的运算速度快,这就为使用偏差积分指标整定PID 控制参数提供了可能,常用以下三种指标: ISE，IAE，ITAE。一般情况下, ISE 指标的超调量大,上升时间快; AIE 指标的超调量适中, 上升时间稍快; ITAE 指标的超调量小,调整时间小。采用偏差积分指标, 可以利用计算机寻找最佳的PID控制参数。

（5）实验凑试法
实验凑试法是通过闭环运行或模拟，观察系统的响应曲线，然后根据各参数对系统的影响，反复凑试参数，直至出现满意的响应，从而确定PID控制参数。

整定步骤
实验凑试法的整定步骤为“先比例，再积分，最后微分”。

①整定比例控制
将比例控制作用由小变到大，观察各次响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线。

②整定积分环节
若在比例控制下稳态误差不能满足要求，需加入积分控制。
先将步骤①中选择的比例系数减小为原来的50～80％，再将积分时间置一个较大值，观测响应曲线。然后减小积分时间，加大积分作用，并相应调整比例系数，反复试凑至得到较满意的响应，确定比例和积分的参数。

③整定微分环节
若经过步骤②，PI控制只能消除稳态误差，而动态过程不能令人满意，则应加入微分控制，构成PID控制。
先置微分时间Td=0，逐渐加大Td，同时相应地改变比例系数和积分时间，反复试凑至获得满意的控制效果和PID控制参数。

（6）实验经验法
扩充临界比例度法
实验经验法调整PID参数的方法中较常用的是扩充临界比例度法,其最大的优点是，参数的整定不依赖受控对象的数学模型，直接在现场整定、简单易行。
扩充比例度法适用于有自平衡特性的受控对象，是对连续――时间PID控制器参数整定的临界比例度法的扩充。

整定步骤
扩充比例度法整定数字PID控制器参数的步骤是：
①预选择一个足够短的采样周期Ts。
一般说Ts应小于受控对象纯延迟时间的十分之一。

②用选定的TS使系统工作。
这时去掉积分作用和微分作用，将控制选择为纯比例控制器，构成闭环运行。逐渐减小比例度，即加大比例放大系数Kp，直至系统对输入的阶跃信号的响应出现临界振荡（稳定边缘），将这时的比例放大系数记为Kr,临界振荡周期记为Tr。

③选择控制度。控制度，就是以连续――时间PID控制器为基准，将数字PID控制效果与之相比较。
通常采用误差平方积分

作为控制效果的评价函数。
定义控制度

采样周期TS的长短会影响采样-数据控制系统 的品质，同样是最佳整定，采样-数据控制系统的控制品质要低于连续-时间控制系统。因而，控制度总是大于1的，而且控制度越大，相应的采样-数据控制系统的品质越差。控制度的选择要从所设计的系统的控制品质要求出发。

④查表确定参数。根据所选择的控制度，查表，得出数字PID中相应的参数Ts,Kp,Ti和Td。

⑤运行与修正。
将求得的各参数值加入PID控制器,闭环运行,观察控制效果,并作适当的调整以获得比较满意的效果。

结束语：

数字PID控制参数的整定, 其目的是为过程计算机控制系统提供一个实用的数字PID 控制器。数字PID控制器综合了PID控制和逻辑判断的功能, 他的功能比模拟调节器强。人们对PID控制系统的连续化设计已积累了丰富的经验, 在此基础上, 相信数字PID控制系统的设计更加完美, 数字PID控制参数的整定更趋于理想, 使PID控制更加灵活多样, 更能满足生产过程自动化提出的多种要求, 把调节品质提高到最佳控制状态

参考文献：
①benjanmin C.Kuo Farid Gplnaraghi 自动控制理论 高等教育出版社
②于长官 现代控制理论 哈尔滨工业大学出版社
③俞金寿 过程控制系统 机械工业出版社
④顾德英 罗云林 马淑华 计算机控制技术 北京邮电大学出版社

Ⅳ 增量式pid和位置式pid相比各有什么优缺点

位置PID和增量PID之间的差异是不同的输出，是否存在积分部分以及是否具有记忆功能。

1.输出不同：位置PID控制的输出与整个过去状态有关，并且使用了误差的累加值；而增量PID的输出仅与当前拍和前两拍的误差有关，因此位置PID控制的累积误差相对较大。

2．是否有积分部分：增量PID控制输出为控制量增量，没有积分功能，因此该方法适用于带有积分部分的对象，例如步进电机等。 ，但位置PID适用于执行没有积分部件的对象，例如电动液压伺服阀。

3．是否具有记忆功能：由于增量PID输出是控制量增量，因此，如果计算机出现故障，则故障影响较小，执行器本身具有记忆功能，该功能仍可保留且不会严重影响系统的工作，而位置输出直接对应于对象的输出，因此对系统影响较大。

(5)增量式pid算法流程图扩展阅读：

增量PID的特点：计算中不需要累加。控制增量Δu（k）的确定仅与最后三个采样值有关，通过加权过程易于获得较好的控制效果。每次计算机仅输出控制增量，即与执行器位置相对应的变化量，因此机器在发生故障时影响范围很小，不会严重影响生产过程；手动－自动切换的影响很小。

位置PID特性：在积分环节中，对从时间0到当前时间的所有偏差进行积分，这是一种非递推式的全局积分。当前采样时间的输出与过去的每个时间相关，计算量很大，控制器的输出对应于执行器的实际位置。如果计算失败，则执行器的作用范围会发生很大变化。

Ⅵ PID的计算公式

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算法具体分两种：一种是位置式的 ，一种是增量式的。

位置式PID的输出与过去的所有状态有关，计算时要对e（每一次的控制误差）进行累加，这个计算量非常大，而明显没有必要。而且小车的PID控制器的输出并不是绝对数值，而是一个△，代表增多少，减多少。换句话说，通过增量PID算法，每次输出是PWM要增加多少或者减小多少，而不是PWM的实际值。所以明白增量式PID就行了。

PID控制原理：

本系统通过摆杆（辊）反馈的位置信号实现同步控制。收线控制采用实时计算的实际卷径值，通过卷径的变化修正PID前馈量，可以使整个系统准确、稳定运行。

PID系统特点：

1、主驱动电机速度可以通过电位器来控制，把S350设置为SVC开环矢量控制，将模拟输出端子FM设定为运行频率，从而给定收卷用变频器的主速度。

2、收卷用S350变频器的主速度来自放卷（主驱动）的模拟输出端口。摆杆电位器模拟量

信号通过CI通道作为PID的反馈量。S350的频率源采用主频率Ⅵ和辅助频率源PID叠加的方式。通过调整运行过程PID参数，可以获得稳定的收放卷效果。

3、本系统启用逻辑控制和卷径计算功能，能使系统在任意卷径下平稳启动，同时两组PID参数可确保生产全程摆杆控制效果稳定。

Ⅶ 你好，我的毕设题目也是工业锅炉电气控制系统，用PLC控制的，可以给我点资料吗

可编程序控制器(Programmable Logic controller)是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的一种新型通用工业自动控制装置。它具有体积小、功能强、编程方便、可靠性高、耐恶劣环境能力强等优点，已广泛应用于工业自动化生产的各个领域，成为工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，与机器人技术、CAD/CAM并列称为工业生产自动化的三大支柱。国际电工委员会(IEC)对PLC定义如下:PLC是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行指令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械和生产过程。PLC及其有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统形成一体、易于扩展其功能的原则设计。
1．可编程序控制器的基本结构
从广义上讲，PLC是一种计算机系统，只不过它比一般的计算机具有更强的与工业过程相连接的输入输出接口，具有更适用于控制的编程语言，具有更适应工业环境的抗干扰性能。其结构和计算机控制系统十分相似，一般由中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)接口、电源等部分组成。由于PLC的中央处理器都是由微处理器、单片机组成，存储器和1/0部件也形式多样，按照结构形式的不同，PLC还可以分为整体式结构和组合式结构。区别在于整体式的结构将CPU、RAM、ROM、I/O单元等组装成一个主体，构成主机，其结构示意图如图4.1所示。组合式的结构是将PLC的各个部分分别做成相应的电路板或模块，模块之间通过底板上的总线相互连接。无论是哪种结构类型的PLC，外部的各种开关信号、模拟信号、传感器检测的各种信号均作为PLC的输入变量，它们经PLC外部输入端子输入到内部寄存器中，经PLC内部逻辑运算或其他各种运算、处理后送到输出端子，它们是PLC的输出变量。PLC的系统程序和用户程序都存放在存储器中，现场输入信号经过I/O单元传送至CPU，CPU按照用户程序存储器里的指令，执行逻辑或算术运算，并发
出相应的控制指令，该指令通过I/O单元传送至现场，驱动相应的执行机构动作，从而完成相应的控制任务。
2．PLC的基本工作原理和主要技术指标
PLC的工作方式与微型计算机的中断处理方式相比，有很大的不同。微机一般采用等待命令的工作方式，PLC则采用循环扫描的工作方式。在PLC中，用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直至遇到结束符后又返回第一条，如此周而复始不断循环。PLC的扫描过程如图4.2 所示。这个过程分为数据输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段三个阶段。整个过程进行一次所需的时间成为扫描周期。在数据输入采样阶段，PLC以扫描方式读入所有输入端的通/断状态并存入输入映像存储区中，接着转入用户程序执行阶段。在非输入采样阶段，无论输入状态如何变化，输入映像存储区的内容都保持不变，直到进入下一个扫描周期的输入采样阶段，PLC才会将输入端的状态读入输入映像存储区中。在程序执行阶段，根据梯形图程序先左后右、先上后下的扫描原则，顺序执行用户程序指令。程序执行结果并不直接输出，而是将其写入输出映像存储区。输出映像存储区中的每一位会随着程序执行的进程而变化。输出数据及处理阶段，在户程序执行完，集中把输出映像存储区中的继电器通/断状态传送至输出状态锁存器，再经输出驱动电路，进行隔离和功率放大去驱动外部负载。
上述PLC的扫描工作过程，扫描周期是PLC一个很重要的指标，小型PLC的扫描周期一般为十几毫秒到几十毫秒。从PLC输入端有一个输入信号发生变化到输出端对该变化做出反应，需要一段时间，这段时间就称为PLC的响应时间或滞后时间。影响I/O滞后的主要原因有:输入滤波的时间常数，输出继电器的机械滞后，程序执行的时间，程序设计不当的附加影响等。毫秒级的扫描时间对于一般工业设备通常是可以接受的，PLC的响应滞后是允许的，但是对某些I/O快速响应的设备，则应采取相应的处理措施。如选用高速CPU，提高扫描速度，采用快速响应模块、高速计数模块以及不同的中断处理等措施减少滞后时间。对用户来说，选择了一个PLC，合理的编制程序是缩短响应时间的关键。

Ⅷ 什么是数字pid位置控制算法和增量型控制算法试比较它们的优缺点

（1）数字PID位置型控制算法：

执行机构需要的是控制量的增量（例如驱动步进电机）时，数字控制器的输出只是控制量的增量，该公式称为增量式PID控制算法。

优点：①误动作时影响小，必要时可用逻辑判断的方法去掉出错数据。

②手动/自动切换时冲击小，便于实现无扰动切换。当计算机故障时，仍能保持原值。

③算式中不需要累加。

缺点：积分截断效应大，有稳态误差；溢出的影响大。

Ⅸ 已知调节器传递函数d（s）=1+0.17/1+0.085,采样周期t=1s，数字pid算法实现分别写出pid算法增量式和位置式

位置式=增量式的积分。位置式PID与过去输出状态量都有关；增量式PID只与现在和过去两个状态（即一共三个状态量）有关。

执行器自带积分是指执行器输入为0时，执行器控制量输出是否能回到原位置（即是否有记忆性）。如当步进电机不输入脉冲时，位置不处于原位置，那么就说步进电机旋转位移自带积分，步进电机速度变为原时刻速度0，那么步进电机转速就不带积分。

(9)增量式pid算法流程图扩展阅读：

注意事项：

1、PI只是一个误差控制器，输入量可以为任意数据，例如电梯中人的载荷重量是一个参数，会导致电梯转速的变化，然后电梯转速会变慢，为了稳定，就要采集电梯的载荷引起的速度变化。

2、若在改变输入时要输出的值稳定，即看不出什么变化来，则把P调大一位数以上，在慢慢调i直到稳定。网上有各种调节口诀，大同小异，关键要根据电路去选择合适的参数。从大调再微调。

3、在使用模拟控制器时，由于各行业应用对象的特性是不相同的，如对象很敏感，或被控流量常是脉动状态时，就不应再用微分功能了，否则会使脉动信号的变化加剧。