1、在线教务辅导网： http:/ 更多课程配套课件资源请访问在线教务辅导网2018/5/5 1第三章 数字控制器的模拟化设计第四节 数字 PID控制算法的改进第二节 离散化方法第三节 PID数字控制器的设计第五节 PID数字控制器的参数整定和设计举例第一节 引 言2018/5/5 2第一节 引 言在模拟控制系统中，系统的控制器是连续模拟环节，亦称为模拟调节器。而在数字控制系统中，则用数字控制器来代替模拟调节器。 有了模拟调节器，为什么还要用计算机来实现数字控制呢？这是因为：1）模拟调节器调节能力有限，当控制规律较为复杂时，就难以甚至无法实现。而数字控制器能实现复杂控制规律的控制。2）计算机具有分
2、时控制能力，可实现多回 3路控制。3）数字控制器具有灵活性。4）采用计算机除实现 PID数字控制外，还能实现监控、数据采集、数字显示等其他功能。2018/5/5 3下面两图提示了数字控制器的两种设计途径或两类设计方法。一种是模拟化的设计方法，又称间接设计法。另一种是离散设计方法，又叫直接设计法。2018/5/5 4第二节 离散化方法一、差分变换法常用的差分近似方法有两种：后向差分和前向差分。为便于编程，离散化只采用后向差分法。下面介绍一阶后向差分法和二阶后向差分法。（ 1）一阶后向差分 一阶导数采用近似式：（ 2）二阶后向差分 二阶导数采用近似式：2018/5/5 5二、零阶保持器法零阶保持器
3、法，又称阶跃响应不变法，其基本思想是：离散近似后的数字控制器的阶跃响应序列，必须与模拟调节器的阶跃响应的采样值相等，即零阶保持器法的物理解释如下图：2018/5/5 6三、双线性变换法双线性变换法又称突斯汀变换法，它是将 s域函数与 Z域函数进行转换的一种近似方法。2018/5/5 7第三节 PID数字控制器的设计在模拟调节系统中， PID控制算法的模拟表达式为：其控制的简化框图如下图：PID位置式算式的递推形式，是编程时常用的形式之一，其程序框图如下图：2018/5/5 8PID增量式控制的原理图如下图：2018/5/5 9第四节 数字 PID控制算法的改进一、防止积分整量化误差的方法防止积分整量化误差的方法主要有两种：1）扩大计算机运算的字长，提高计算精度。2）当积分项时，积分项单独累加，直到产生溢出。右图防止积分整量化误差的程序流程图：2018/5/5 10
