計(jì)算機(jī)系統(tǒng)第3章

1、2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略12022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略22022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略32022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略42022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略5計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是采樣系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是采樣系統(tǒng)提高信號(hào)的可靠性提高信號(hào)的可靠性合理性的判別與濾波合理性的判別與濾波進(jìn)行線性化處理進(jìn)行線性化處理軟測(cè)量的基本思想軟測(cè)量的基本思想2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略6 設(shè)某通道當(dāng)前采樣值為設(shè)某通道當(dāng)前采樣值為y(k)yL y(k)yH 時(shí)時(shí); y(k)為當(dāng)前采樣有效值為當(dāng)前采樣

2、有效值 (上限值上限值)，報(bào)警，報(bào)警 y(k)y0, 則 y(k)=y(k-1)2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略15適用于周期性干擾；適用于周期性干擾；適用于純滯后較大適用于純滯后較大的過(guò)程；的過(guò)程； 適用于偶然適用于偶然出現(xiàn)的脈沖干擾；出現(xiàn)的脈沖干擾； 適用于高頻干擾。適用于高頻干擾。2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略16經(jīng)過(guò)處理后，可直接引用采樣數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)處理后，可直接引用采樣數(shù)據(jù)。線性化處理：線性化處理：(1)孔板差壓與流量孔板差壓與流量 (2)熱電偶的熱電勢(shì)與溫度熱電偶的熱電勢(shì)與溫度校正運(yùn)算：如溫度補(bǔ)償校正運(yùn)算：如溫度補(bǔ)償測(cè)量值與工程量的轉(zhuǎn)換：測(cè)量值與

3、工程量的轉(zhuǎn)換： (1)線性值公式；線性值公式；(2)開(kāi)方值轉(zhuǎn)換公式；開(kāi)方值轉(zhuǎn)換公式；(3)熱電偶與熱電阻公式熱電偶與熱電阻公式2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略17實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，一些重要質(zhì)量指標(biāo)變量如實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，一些重要質(zhì)量指標(biāo)變量如精餾塔的產(chǎn)品組分濃度、生物發(fā)酵罐中菌體精餾塔的產(chǎn)品組分濃度、生物發(fā)酵罐中菌體濃度等濃度等都難以直接測(cè)量，以前的解決方法：都難以直接測(cè)量，以前的解決方法：（1）采用間接的質(zhì)量指標(biāo)：如溫度控制）采用間接的質(zhì)量指標(biāo)：如溫度控制（2）采用在線分析儀表）采用在線分析儀表2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略18選擇與被估計(jì)變量選擇與被估計(jì)變

4、量的一組可測(cè)變量，構(gòu)的一組可測(cè)變量，構(gòu)造出某種以可測(cè)變量為造出某種以可測(cè)變量為、被估計(jì)變量為、被估計(jì)變量為的的，用計(jì)算機(jī)，用計(jì)算機(jī)的重要的重要過(guò)程變量的過(guò)程變量的。這類這類的計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)被稱為被稱為軟軟測(cè)量器測(cè)量器或或“軟儀表軟儀表”。2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略19軟測(cè)量建模方法軟測(cè)量建模方法模型實(shí)時(shí)演算的工程化實(shí)施技術(shù)模型實(shí)時(shí)演算的工程化實(shí)施技術(shù)模型自校正（模型維護(hù)）技術(shù)模型自校正（模型維護(hù)）技術(shù)軟測(cè)量是實(shí)用性的應(yīng)用技術(shù)，它以軟測(cè)量模軟測(cè)量是實(shí)用性的應(yīng)用技術(shù)，它以軟測(cè)量模型在線運(yùn)算并給出準(zhǔn)確的估計(jì)值為目標(biāo)型在線運(yùn)算并給出準(zhǔn)確的估計(jì)值為目標(biāo)),(*1txyudfx 2

5、022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略202022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略212022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略222022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略23u標(biāo)準(zhǔn)的模擬標(biāo)準(zhǔn)的模擬PIDPIDu式中：式中：KKc c、T Ti i、T Td d 分別為模擬調(diào)節(jié)器的比分別為模擬調(diào)節(jié)器的比例增益、積分時(shí)間和微分時(shí)間例增益、積分時(shí)間和微分時(shí)間, , u u0 0為偏差為偏差 e=e=0 0 時(shí)的調(diào)節(jié)器輸出時(shí)的調(diào)節(jié)器輸出, , 又稱之為又稱之為。00)()(1)()(udttdeTdtteTteKtudtic2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

6、中的控制策略24對(duì)PID控制器中三個(gè)環(huán)節(jié)的作用總結(jié)如下： （1）比例環(huán)節(jié)的作用：能迅速反映偏差，從而減小偏差，但不能消除靜差， 的加大，會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 （2）積分環(huán)節(jié)的作用：只要系統(tǒng)存在偏差，積分環(huán)節(jié)就會(huì)產(chǎn)生控制作用減小偏差，直到最終消除偏差，但積分作用太強(qiáng)會(huì)使系統(tǒng)超調(diào)加大，甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩。 （3）微分環(huán)節(jié)的作用：有助于系統(tǒng)減小超調(diào)，克服振蕩，加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減小調(diào)節(jié)時(shí)間，從而改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。但 過(guò)大，會(huì)使系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定。pKdT2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略25u采樣周期采樣周期與與控制周期控制周期的概念的概念u模擬模擬PIDPID調(diào)節(jié)規(guī)律的離散化調(diào)節(jié)

7、規(guī)律的離散化在控制器的采樣時(shí)刻在控制器的采樣時(shí)刻 t=kt=kT T時(shí)時(shí)因此，因此，如下式如下式kjjTeedt0)(Tkekedtde) 1()(00) 1()()()()(ukekeTTjeTTkeKkudkjic2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略26 00) 1()()()()(ukekeKjeKkeKkudkjiciciTTKKTTKKdcd2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略27由積分項(xiàng)由積分項(xiàng) 的存在所產(chǎn)生的存在所產(chǎn)生由由 可得可得kiie1)() 1()()(kukuku) 2() 1(2)()() 1()(kekekeTTkeTTkekeKdic2

8、022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略28算法的算法的是編程簡(jiǎn)單是編程簡(jiǎn)單, , 數(shù)據(jù)可以數(shù)據(jù)可以遞推使用遞推使用, , 占用內(nèi)存少占用內(nèi)存少, , 運(yùn)算快。運(yùn)算快。算法得到算法得到 k k 采樣時(shí)刻計(jì)算機(jī)的采樣時(shí)刻計(jì)算機(jī)的為為)2() 1(2)()()1()()(kekekeKkeKkekeKkudic)() 1()(kukuku2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略29 微分的作用微分的作用理想微分的理想微分的PIDPID算法算法模擬調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)的微分作用模擬調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)的微分作用理想微分作用的實(shí)際缺陷理想微分作用的實(shí)際缺陷2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策

9、略30在單位階躍輸入時(shí)在單位階躍輸入時(shí), , 它們輸出的控制作用它們輸出的控制作用 (A) 積積分分項(xiàng)項(xiàng) 比比 例例 項(xiàng)項(xiàng) u 0 1 2 3 4 5 3 7 8 kT 微微 分分 項(xiàng)項(xiàng) 比比 例例 項(xiàng)項(xiàng) u 0 1 2 3 4 5 3 7 8 kT項(xiàng)項(xiàng) (B) 微微積積分分分分項(xiàng)項(xiàng)2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略31其區(qū)別在于實(shí)際微分多了個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)，其區(qū)別在于實(shí)際微分多了個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)，即如圖所示即如圖所示圖中圖中因?yàn)橐驗(yàn)閡(t)為理想為理想PID的輸出，的輸出，Gf(s)是一階慣是一階慣性環(huán)節(jié)性環(huán)節(jié)理想理想PIDU(s)E(s)Gf(s)U(s) 實(shí)際微分實(shí)際微分PI

10、D控制算法示意框圖控制算法示意框圖11)(sTsGff2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略32)/(ffTTTa ，)()()()()(1)()( 0tutudttduTdttdeTdtteTteKtufdtic)()1 () 1()(kuakauku)1()()()()( 0kekeTTieTTkeKkudkiic2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略33實(shí)際微分增量型控制算式實(shí)際微分增量型控制算式Gf(s)為為一階超前一階超前/ /一階滯后一階滯后環(huán)節(jié)環(huán)節(jié), ,或?qū)⒒驅(qū)⒆饔酶臑樽饔酶臑槲⒎治⒎? /一階慣性一階慣性環(huán)節(jié)環(huán)節(jié))( )1 () 1()(kuakuaku

11、) 1()()()()( kekeTTkeTTkeKkudic2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略34：避免因避免因給控制系給控制系統(tǒng)帶來(lái)超調(diào)量過(guò)大、調(diào)節(jié)閥動(dòng)作劇烈的沖擊。統(tǒng)帶來(lái)超調(diào)量過(guò)大、調(diào)節(jié)閥動(dòng)作劇烈的沖擊。：只對(duì)只對(duì)( (被控量被控量) )進(jìn)行微分進(jìn)行微分, , 而不對(duì)而不對(duì)偏差微分偏差微分, , 也即對(duì)給定值無(wú)微分作用。也即對(duì)給定值無(wú)微分作用。：正作用正作用反作用反作用)( )()(krkyke)( )()(kykrke2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略35算式中的微分作用算式中的微分作用的微分作用算式則為的微分作用算式則為正作用：正作用：反作用：反作用：

12、)2() 1(2)()(kekekeKkudd)2() 1(2)()(kykykyKkudd)2() 1(2)()(kykykyKkudd2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略36 U(s) Y(s) R(s)微分先行的微分先行的PID控制方框圖控制方框圖11sKTsTddd)11 (sTKic2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略37 當(dāng)當(dāng) e(k)A 時(shí)時(shí), 用用P或或PD 控制；控制； e(k)A 時(shí)時(shí), 用用PI或或PID控制?？刂?。注：注：1）A值需要適當(dāng)選取；值需要適當(dāng)選取； 2）Kc應(yīng)根據(jù)積分作用是否起作用而變化應(yīng)根據(jù)積分作用是否起作用而變化2022-3-

13、9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略38 y曲線曲線2：標(biāo)準(zhǔn)：標(biāo)準(zhǔn)PID曲線曲線3：A過(guò)小過(guò)小曲線曲線1 0 t R APDPIDPD2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略39 執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械性能與物理性能的約束執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)械性能與物理性能的約束 積分飽和積分飽和該算法是抑制積分飽和的方法之一該算法是抑制積分飽和的方法之一：一旦計(jì)算出的控制量一旦計(jì)算出的控制量u(k)u(k)進(jìn)入飽進(jìn)入飽和區(qū)和區(qū), , 一方面對(duì)控制量輸出值限幅；另一方面一方面對(duì)控制量輸出值限幅；另一方面增加判別程序增加判別程序, , 算法中只執(zhí)行削弱積分飽和項(xiàng)算法中只執(zhí)行削弱積分飽和項(xiàng)的積分運(yùn)算的積分運(yùn)算, , 而停止

14、增大積分飽和項(xiàng)的運(yùn)算而停止增大積分飽和項(xiàng)的運(yùn)算。2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略40 積分項(xiàng)的作用：比較重要積分項(xiàng)的作用：比較重要提高其積分項(xiàng)的運(yùn)算精度的辦法提高其積分項(xiàng)的運(yùn)算精度的辦法原來(lái)的方法：原來(lái)的方法：改進(jìn)方法改進(jìn)方法Tjejedttekjt002) 1()()(kjjTeedt0)(2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略41通過(guò)調(diào)整控制器參數(shù)（通過(guò)調(diào)整控制器參數(shù)（KcKc、TiTi、Td,Td,），）， 使控制器的特性與被控過(guò)程的特性相匹配使控制器的特性與被控過(guò)程的特性相匹配, , 以滿足某種反映控制系統(tǒng)質(zhì)量的性能指標(biāo)。以滿足某種反映控制系統(tǒng)質(zhì)量的性能指

15、標(biāo)。除了除了KcKc、TiTi、Td Td 外，還需要確定系統(tǒng)的外，還需要確定系統(tǒng)的采樣周期（控制周期）采樣周期（控制周期）T T2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略42表 (6.2-1) 過(guò) 程 控 制 DDC系 統(tǒng) 采 樣 周 期 選 擇 參 考控 制 回 路采 樣 周 期 T(秒 )說(shuō) 明流 量1 2 優(yōu) 先 選 1 2秒壓 力3 5液 位3 5溫 度15 20 對(duì) 串 級(jí) 系 統(tǒng) , T副=(1/4 1/5)T主成 份15 202022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略43 2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略44uPIDPID參數(shù)的工程整定方法參數(shù)

16、的工程整定方法u閉環(huán)整定如穩(wěn)定邊界法閉環(huán)整定如穩(wěn)定邊界法( (臨界比例度法臨界比例度法) )u基于繼電反饋控制自動(dòng)整定的基本思路基于繼電反饋控制自動(dòng)整定的基本思路用具有繼電特性的非線性環(huán)節(jié)代替穩(wěn)定邊界用具有繼電特性的非線性環(huán)節(jié)代替穩(wěn)定邊界法中的純比例器法中的純比例器極限環(huán)的概念極限環(huán)的概念2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略45u臨界增益臨界增益KKu u(critical gain)(critical gain)和臨界振蕩周期和臨界振蕩周期T Tu u(critical frequency)(critical frequency)的概念的概念由由Ziegler和和Nichols

17、 閉環(huán)整定方法得到的調(diào)節(jié)參數(shù)閉環(huán)整定方法得到的調(diào)節(jié)參數(shù) 控控 制制 器器 Kc Ti Td P 0.5Ku PI 0.4Ku 0.8Tu PID 0.3Ku 0.5Tu 0.12Tu2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略46u原理如圖原理如圖 S APID繼電器繼電器對(duì)對(duì) 象象 T R Y基于繼電反饋控制的自動(dòng)整定原理框圖基于繼電反饋控制的自動(dòng)整定原理框圖2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略47u非線性環(huán)節(jié)的描述函數(shù)法非線性環(huán)節(jié)的描述函數(shù)法根據(jù)非線性環(huán)節(jié)輸入與輸出信號(hào)之間的基波分根據(jù)非線性環(huán)節(jié)輸入與輸出信號(hào)之間的基波分量關(guān)系進(jìn)行近似系統(tǒng)分析量關(guān)系進(jìn)行近似系統(tǒng)分析u繼電

18、器特性繼電器特性理想繼電器的描述函數(shù)理想繼電器的描述函數(shù)04adN2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略48具有滯環(huán)的繼電器描述函數(shù)具有滯環(huán)的繼電器描述函數(shù)a為繼電器非為繼電器非線性環(huán)節(jié)輸入的線性環(huán)節(jié)輸入的一次諧波振幅。一次諧波振幅。)arcsin(4ahadNG(s)h-dd具有繼電器非線性的控制系統(tǒng)具有繼電器非線性的控制系統(tǒng) 2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略49 只要滿足方程只要滿足方程 則系統(tǒng)輸出將出現(xiàn)極限環(huán)。則系統(tǒng)輸出將出現(xiàn)極限環(huán)。uKu可看成是繼可看成是繼電特性在傳輸幅電特性在傳輸幅度為度為 a 的正弦信的正弦信號(hào)時(shí)的等價(jià)增益號(hào)時(shí)的等價(jià)增益。NadKu1

19、4NjG1)( ac crG(j) h=0Im h0 Re 極限環(huán)示意圖極限環(huán)示意圖N12022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略50u前面式中的前面式中的Ku可看成是繼電特性在傳輸幅度為可看成是繼電特性在傳輸幅度為 a 的正弦信號(hào)時(shí)的等價(jià)增益。的正弦信號(hào)時(shí)的等價(jià)增益。u基于繼電器自動(dòng)整定的優(yōu)點(diǎn)基于繼電器自動(dòng)整定的優(yōu)點(diǎn)概念清楚，方法簡(jiǎn)單概念清楚，方法簡(jiǎn)單 需要預(yù)先設(shè)定的參數(shù)少：需要預(yù)先設(shè)定的參數(shù)少：繼電器特性幅值繼電器特性幅值 d 滯環(huán)寬度滯環(huán)寬度 h 的初始值的初始值2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略512022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略52u出發(fā)點(diǎn)：

20、避開(kāi)過(guò)程模型出發(fā)點(diǎn)：避開(kāi)過(guò)程模型, , 用閉環(huán)系統(tǒng)響用閉環(huán)系統(tǒng)響應(yīng)波形上一組應(yīng)波形上一組能夠表征過(guò)程特性能夠表征過(guò)程特性、而數(shù)而數(shù)據(jù)量又盡可能少據(jù)量又盡可能少的特征量作為通用的自的特征量作為通用的自動(dòng)整定動(dòng)整定PIDPID控制參數(shù)的依據(jù)。控制參數(shù)的依據(jù)。 2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略53u觀察系統(tǒng)對(duì)給定值階躍響應(yīng)或干擾的響應(yīng)觀察系統(tǒng)對(duì)給定值階躍響應(yīng)或干擾的響應(yīng), , 根據(jù)實(shí)測(cè)的根據(jù)實(shí)測(cè)的響應(yīng)模式與理想的響應(yīng)模式之間的差別整定控制器參數(shù)響應(yīng)模式與理想的響應(yīng)模式之間的差別整定控制器參數(shù)響應(yīng)響應(yīng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)KcKd PID 對(duì)對(duì) 象象 鎖鎖 存存參數(shù)調(diào)整參數(shù)調(diào)整波形分析波形分析基于

21、模式識(shí)別的基于模式識(shí)別的PID參數(shù)自動(dòng)整定結(jié)構(gòu)框圖參數(shù)自動(dòng)整定結(jié)構(gòu)框圖F1F2 R可接受可接受波形波形Ki2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略54u預(yù)先的準(zhǔn)備工作：預(yù)先的準(zhǔn)備工作：將閉環(huán)系統(tǒng)照某種準(zhǔn)則分成若干種模式，將閉環(huán)系統(tǒng)照某種準(zhǔn)則分成若干種模式，如欠阻尼振蕩，過(guò)阻尼振蕩等；如欠阻尼振蕩，過(guò)阻尼振蕩等；選取每種模式的特征量，稱之為選取每種模式的特征量，稱之為“狀態(tài)特狀態(tài)特征量征量”；確定理想模式下的狀態(tài)特征量值，并建立確定理想模式下的狀態(tài)特征量值，并建立模式狀態(tài)特征量與模式狀態(tài)特征量與PID控制器參數(shù)關(guān)系的控制器參數(shù)關(guān)系的表達(dá)式。表達(dá)式。2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

22、中的控制策略55u控制器自動(dòng)整定的工作是控制器自動(dòng)整定的工作是根據(jù)理想模式的狀態(tài)特征量值與被控系根據(jù)理想模式的狀態(tài)特征量值與被控系統(tǒng)狀態(tài)特征量的實(shí)測(cè)值之間的差別對(duì)統(tǒng)狀態(tài)特征量的實(shí)測(cè)值之間的差別對(duì)PIDPID控制器參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)整定?？刂破鲄?shù)進(jìn)行自動(dòng)整定。2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略56u閉環(huán)系統(tǒng)輸出誤差隨時(shí)間的變化情況如圖閉環(huán)系統(tǒng)輸出誤差隨時(shí)間的變化情況如圖u該方法的缺點(diǎn)該方法的缺點(diǎn)在于在于TL的實(shí)的實(shí)際測(cè)量比較困難際測(cè)量比較困難e100F2tT3T2F1 25 75TLT1模式識(shí)別法的模式識(shí)別法的“狀態(tài)特征量狀態(tài)特征量”示意示意圖圖2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

23、中的控制策略572022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略582022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略592022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略602022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略61副變送器副變送器主變送器主變送器主參數(shù)主參數(shù)給定值給定值r通用的計(jì)算機(jī)串級(jí)控制系統(tǒng)示意框圖通用的計(jì)算機(jī)串級(jí)控制系統(tǒng)示意框圖u2主調(diào)主調(diào)節(jié)器節(jié)器副調(diào)副調(diào)節(jié)器節(jié)器e1e2u1副對(duì)象副對(duì)象主對(duì)象主對(duì)象二次擾動(dòng)二次擾動(dòng)一次擾動(dòng)一次擾動(dòng)副參數(shù)副參數(shù)主參數(shù)主參數(shù)y1y2執(zhí)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)D/AA/DA/D2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略62Cascade PVC

24、ascade SPSlave SPSlave PVNEW COLUMN FOR CASCADEPID DROPS AUTOMATICALLYOPTIMZE TUNING FOR SLAVE AND CASCADETRANSFER FUNCTIONS FOR SLAVE AND CASCADEEFFECT OF CASCADE SETPOINT CHANGE AND STEP DISTURBANCE SIMULATION (EXACTLY LIKE IN REALPLANT)SLAVE AND CASCADEABSOLUTE ERRORS2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略63采樣

25、并獲得當(dāng)前輸出采樣值；采樣并獲得當(dāng)前輸出采樣值；計(jì)算主回路的偏差計(jì)算主回路的偏差e1(k)；計(jì)算主回路計(jì)算主回路PID控制器的輸出控制器的輸出u1(k)；計(jì)算副回路的偏差計(jì)算副回路的偏差e2(k)；計(jì)算副回路計(jì)算副回路PID控制器的輸出控制器的輸出u2(k)；輸出到被控對(duì)象。輸出到被控對(duì)象。2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略64異步采樣控制異步采樣控制即主回路的采樣控制周期即主回路的采樣控制周期T1是副回路采樣是副回路采樣控制周期控制周期T2的整數(shù)倍。的整數(shù)倍。同步采樣控制同步采樣控制即主、副回路的采樣控制周期相同，但因即主、副回路的采樣控制周期相同，但因副對(duì)象響應(yīng)速度較快，故

26、應(yīng)以副回路為準(zhǔn)。副對(duì)象響應(yīng)速度較快，故應(yīng)以副回路為準(zhǔn)。2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略65用于抑制系統(tǒng)的主要干擾用于抑制系統(tǒng)的主要干擾用于克服對(duì)象的純滯后用于克服對(duì)象的純滯后 用于減少對(duì)象的非線性影響用于減少對(duì)象的非線性影響2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略662022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略67Gf (s)Gd (s) D/AG (s) PID A/Dreucy擾動(dòng)擾動(dòng)dufub)()()(sGsGsGdf2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略68計(jì)算反饋控制的偏差計(jì)算反饋控制的偏差e(k)；計(jì)算反饋控制器計(jì)算反饋控制器(PID)的輸出的輸出ub (k)；計(jì)算前饋控制器計(jì)算前饋控制器Gf (s)的輸出的輸出uf (k)；計(jì)算前饋反饋調(diào)節(jié)器的輸出計(jì)算前饋反饋調(diào)節(jié)器的輸出uc (k)。2022-3-9第三章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的控制策略69建立過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性的模型；建立過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性的模型；將模型加入到反饋控制系統(tǒng)中，有延遲將模型加入到反饋控制系統(tǒng)中，有延遲的一部分用于抵消被延遲了的一部分用于抵消被延遲了的被控量；的被控量；無(wú)延遲部分反映到調(diào)節(jié)器，讓調(diào)節(jié)器提無(wú)延遲部分反映到調(diào)節(jié)器，讓調(diào)節(jié)器提前動(dòng)作，從而可明顯