PID 采样周期及参数整定方法
-
数字
PID
控制器控制参数的选择，可按连续<
/p>
-
时间
PID
参
数整定方法进行。
在选择数
字
PID
参数之前，首先应该确定控制器结构。对允许有静差（
或稳态误
差）的系统，可以适当选择
P
或
PD
控制器，使稳态误差在允许的范围内。对必须消除稳态<
/p>
误差的系统，应选择包含积分控制的
PI
或
PID
控制器。一般来说，
PI
、
PID
和
P
控制器应
用较多。对于有滞后的对象
,
往往都加入微分控制。
控制器结构确定后，即可开始选择参数。参数的选择，要根据受控对象的具体特性和
对控制系统的性能要求进行。
工程上，
一般要求整个闭环系
统是稳定的，
对给定量的变化能
迅速响应并平滑跟踪，超调量小
；在不同干扰作用下，能保证被控量在给定值；当环境参数
发生变化时，整个系统能保持
稳定，等等。这些要求，对控制系统自身性能来说，有些是矛
盾的。我们必须满足主要的
方面的要求，兼顾其他方面，适当地折衷处理。
PI
D
控制器的参数整定，可以不依赖于受控对象的数学模型。工程上，
PID
控制器
的参数常常是通过实验来确定，通过试凑，或
者通过实验经验公式来确定。
采样周期的选择
采样周期：
采样一数据控制系统中，
设采样周期为
T
S
，采样速率为
1/T
S
，采样角频率为
采样周期
T
S
是设计者要精心选择的重要参数，系统的性能与采样周期的选择有密切关系。
需要考虑的因素：
采样周期的选择受多方面因素的影响
,
主要考虑的因
素分析如下。
（
1
）香农（
Shannon
）采样定理
< br>
（
Wmax--
被采样信号
的上限角频率）
给出了采样周期的上限。
< br>满足这一定理，
采样信号方可恢复或近似地恢复为原模拟信号，
< br>而
不丢失主要信息。在这个限制范围内，采样周期越小，采样
-
数据控制系统的性能越接近于
连续
-
时间控制系统。
（
2
）闭环系统对给定信号的跟踪，要求采样周期要小。
（
3
）从抑制扰动的要求来说
，采样周期应该选择得小些。
（
4
）从执行元件的要求来看，有时要求输入控制信号要保持一定的宽度。
< br>
（
5
）从计算机精度考虑，
采样周期不宜过短。
（
6
）从系统成本上考虑，希望采样周期越长越好。
综合上述各因素，
选择采样周期，
应在满足控制系统的性能
要求的条件下，
尽可能地选择低
的采样速率。
< br>
经验选择
工业控制中，<
/p>
大量的受控对象都具有低通的性质。
下面图
3-12
给出了选择采样周期的经验。
< br>表
3-1
给出了常用被控量的经验采样周期。
试凑方法
采样周期的选择，
要根据所设计的系统的具体情况，
< br>用试凑的方法，
在试凑过程中根据各种
合理的建议来预选
采样周期，多次试凑，选择性能较好的一个作为最后的采样周期
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。