设计_一_DDC_单回路PID_控制器的设计
6.2.1第六章PID反馈控制器设计
掌握PID控制律的意义及与控制性能的 关系
了解PID控制律的选取原则 掌握单回路PID控制器的参数整定方法 了解“防积分饱和”与“无扰动切换” 了解PID参数的有充分理解的三方面 的原因
导致PID控制算法至今仍得到成功应用的原 因是其具有许多优良特征
用主要适合于容量滞后较大的广义对象，如温 度、成份等。
微分作用对控制性能的影响
实际的比例积分微分控制器
Gc
(s)
Kc
1
1 Ti s
Td s 1 AdTd s 1
其中Ad 为微分增益
SimuLink 结构:
工业PID控制器的选择
被控参数 控制器 备注 温度/成分 PID *1 流量/压力 PI 液位/料位 P
好是u−u0与e成比例的偏差范围，
，因此比例度δ又常称为比例带PB
比例控制器
u(t) Kce(t) u0
1 100%
Kc
比例控制
图6-1a所示为理想比例控制器的输出特性, 它对于控制器的输出没有物理限制
实际的控制器是具有物理限制的,当输出达
到上限umax或下限umin,控制阀就饱和了,如
控制器参数整定的方法很多，主要有两大类， 一类是理论计算的方法，另一类是工程整定法。
理论计算的方法是根据已知的各环节特性及控 制质量的要求，通过理论计算出控制器的最佳参数。 这种方法由于比较繁琐、工作量大，计算结果有时 与实际情况不甚符合，故在工程实践中长期没有得 到推广和应用。
工程整定法是在已经投运的实际控制系统中， 通过试验或探索，来确定控制器的最佳参数。这种 方法是工艺技术人员在现场经常使用的。
对象的近似模型：
y(s) K e s u(s) Ts 1
DDC单回路PID控制实验实验报告
DDC 单回路PID 控制实验实验报告一、对象动态特性实验22111121()1(2)1(1)(G −−++−+=ZZ K z T T T T G(s)离散化得： 差分方程：Y(k)=a0*Y(k-1)+b0*Y(k-2)+c0*R(k) 其中：a0=2.0*T1/T/(1+T1/T)b0=0.0-pow(T1/T,2.0)/(1+T1/T)/(1+T1/T)c0=K1/(1+T1/T)/(1+T1/T)程序框图：相关源程序段：double T,r0,K1,T1,Kp,Ti,Td,Beta;//定义全局变量便于参数传递void CMainFrame::OnDrawObject() { // TODO: Add your command handler code here if(T==0){ ErrorDlg errorDlg; errorDlg.DoModal(); } else{CDC * pDC=GetDC(); CPen pen1,* oldpen;oldpen=pDC->SelectObject(&pen1);//画坐标轴pen1.CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(0,0,255));pDC->SelectObject(&pen1);pDC->MoveTo(50,50);pDC->LineTo(50,300);pDC->MoveTo(50,50);pDC->LineTo(46,58);pDC->MoveTo(50,50);pDC->LineTo(54,58);pDC->MoveTo(50,300);pDC->LineTo(490,300);pDC->LineTo(482,295);pDC->MoveTo(490,300);pDC->LineTo(482,305);pDC->SetTextColor(RGB(0,0,255));pDC->TextOut(40,298,"0");pDC->TextOut(56,48,"Y");pDC->TextOut(492,300,"t");pDC->MoveTo(50,180);pen1.DeleteObject();pen1.CreatePen(PS_DASH,1,RGB(0,0,255));pDC->SelectObject(&pen1);pDC->LineTo(480,180);pDC->TextOut(35,174,"r0");pen1.DeleteObject();pen1.CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(255,0,0));pDC->SelectObject(&pen1);y=300,t,unity,unitt=2;//两坐标轴单位长intunity=120.0/r0;a0,b0,c0,y0=0,y1=0,y2;doublea0=2.0*T1/T/(1+T1/T);b0=0.0-pow(T1/T,2.0)/(1+T1/T)/(1+T1/T);c0=K1/(1+T1/T)/(1+T1/T);text;CStringtext.Format("对象动态特性曲线：K1=%4.1f, T1=%3.2f, T=%3.2f, r0=%3.1f",K1,T1,T,r0);pDC->TextOut(80,320,text);pDC->MoveTo(50,300);for(t=52;t<=480;t+=unitt){y2=a0*y1+b0*y0+c0*r0;pDC->LineTo(t,y-unity*y2);y0=y1;y1=y2;}pDC->SelectObject(oldpen);}}程序界面及实验输出响应曲线：二、单回路PID控制实验采用增量式：delta_u=a*e(k)+b*e(k-1)+c*e(k-2)其中：a=Kp*(1+T/Ti*L+Td/T) L为积分分离系数b=0.0-Kp*(1+2*Td/T)c=Kp*Td/T;程序框图：相关源程序段：double T,r0,K1,T1,Kp,Ti,Td,Beta;//定义全局变量便于参数传递bool pid=FALSE;void CMainFrame::OnDrawU() // CMainFrame::OnDrawY()基本相同，不再另附源程序{// TODO: Add your command handler code hereif(T==0||(!pid)){ErrorDlgerrorDlg;errorDlg.DoModal();}else{pDC=GetDC();*CDCCPen pen1,* oldpen;oldpen=pDC->SelectObject(&pen1);//画坐标轴pen1.CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(0,0,255));pDC->SelectObject(&pen1);pDC->MoveTo(50,50);pDC->LineTo(50,300);pDC->MoveTo(50,50);pDC->LineTo(46,58);pDC->MoveTo(50,50);pDC->LineTo(54,58);pDC->MoveTo(50,300);pDC->LineTo(490,300);pDC->LineTo(482,295);pDC->MoveTo(490,300);pDC->LineTo(482,305);pDC->SetTextColor(RGB(0,0,255));pDC->TextOut(40,298,"0");pDC->TextOut(56,48,"U");pDC->TextOut(492,300,"t");pDC->MoveTo(50,180);pen1.DeleteObject();pen1.CreatePen(PS_DASH,1,RGB(0,0,255));pDC->SelectObject(&pen1);pDC->LineTo(480,180);pDC->TextOut(35,174,"r0");pen1.DeleteObject();pen1.CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(0,124,111));pDC->SelectObject(&pen1);u=300,t,unitt=2;//两坐标轴单位长intdoubleunitu=120.0/r0;a,b,c,e0=0,e1=0,e2=r0,u1=0,u2,delta_u;doublea0,b0,c0,y0=0,y1=0,y2;doubleL=1;//积分分离逻辑系数inta0=2.0*T1/T/(1+T1/T);b0=0.0-pow(T1/T,2.0)/(1+T1/T)/(1+T1/T);c0=K1/(1+T1/T)/(1+T1/T);b=0.0-Kp*(1+2*Td/T);c=Kp*Td/T;text1,text2;CStringtext1.Format("PID控制u(t)阶跃响应曲线：Kp=%4.1f, Ti=%3.2f, Td=%3.2f",Kp,Ti,Td);text2.Format("K1=%4.1f, T1=%3.2f, T=%3.2f, r0=%3.1f",K1,T1,T,r0);pDC->TextOut(80,320,text1);pDC->TextOut(120,340,text2);pDC->MoveTo(50,300);for(t=52;t<=480;t+=unitt){if(Beta==0||e2<Beta)L=1;else L=0;a=Kp*(1+T/Ti*L+Td/T);delta_u=a*e2+b*e1+c*e0;u2=u1+delta_u;pDC->LineTo(t,u-unitu*u2);y2=a0*y1+b0*y0+c0*u2;e0=e1;e1=e2;e2=r0-y2;u1=u2;y0=y1;y1=y2;}}}用工程整定法整定PID参数：令T=1,r0=1,K1=1,T1=10取消积分部分作用（取极小Beta值），令Td=0，试得Kp＝5时为临界状态，输出曲线：由图知此时周期Tu约为29推算出PID调节时的整定参数Kp=3.125,Ti=14.5,Td=3.625整定后的输出曲线：采用具有积分分离的数字PID算法：对象及PID控制参数均不变，以便与以上无积分分离曲线进行比较β适中（0.8）情况下得曲线β过小（0.2）时得曲线：取Ti=14.5, Td=3.625，改变Kp观察y(t)变化：Kp=10观察图中曲线研Kp=3.125 Kp=1究Kp对调节品质的影响：随着Kp增大，超调量增加，响应速度加快。
设计_一_DDC_单回路PID_控制器的设计
设计 一 DDC 单回路PID 控制器的设计一、设计目的通过设计掌握DDC 单回路PID 控制程序编制。
二、设计内容1控制系统如图所示G(S )=K 1/(T 1S +1)D (Z )采用数字PID 控制规律，T 为采样周期。
2对象动态特性仿真设计（1） 将G （S ）离散化，写出输入/输出采样方程（考虑零阶保侍器）。
（2） 画出详细程序框图。
3单回路PID 控制设计（1） 由键盘输入PID 参数：K P 、T I 、T D ，设计D (Z )，写出输入/输出采样方程。
（2） 采用具有不完全微分的数字PID 算法，D(s)= K P (1+s/ T I + sT D )/ (1+sT f ), T f 由键盘输入。
（3） 画出详细程序框图。
（4） 可自选编程语言及调试。
三、设计要求1、采用简单人机对话的方式，输入采样周期T ，阶跃量R （S ），对象参数K 1 和T 1 （实验报告中取K 1 =1，T 1 =10S ），及PID 控制器参数K P 、T I 、T D 。
2、设计报告要详尽，要求提供的材料要齐全。
3、设计应独立完全。
设计二Smith预估控制设计一、设计目的通过设计掌握Smith预估控制的方法。
二、设计内容1、smith预估控制系统如图所示R(s)T对象G(S )= K1e-τs /(T1S +1),K=1,T1=10s,τ=5sD (Z )采用数字PI 控制规律。
2、Smith预估控制(1) 构造Dτ(s )，求出Dτ(s )，（3）按图设计Smith预估控制器。
（4）画出详细程序框图，参数K 、T1、τ由键盘输入。
三设计步骤1、拟定设计方案。
2、推导公式，确定系统。
3、画出详细的流程框图，编程调试。
三、设计要求1、采用简单人机对话的方式，输入采样周期T ，预估器参数K 和τ，及PI 控制器参数K P、T I。
2、设计报告要详尽，要求提供的材料要齐全。
3、设计应独立完全。
DDC单回路PID闭环控制系统设计及实时仿真
DDC单回路PID闭环控制系统设计及实时仿真课程设计报告(2022--2022年度第2学期)名称：计算机控制系统A题目：DDC单回路PID闭环控制系统的设计及实时仿真院系：自动化系班级：自动班学号：学生姓名：指导教师：设计周数：一周成绩：日期：2022年X月X日《计算机控制系统A》课程设计任务书一、目的与要求1.学习并了解用高级语言（C语言）实现数字PID控制算法模块程序的方法；2.比较验证理想微分PID和实际微分PID控制算法阶跃响应，加深对上述两种算法各自特点的认识；3.学习了解用模拟计算机使用方法；4.学习掌握A/D、D/A转换接口板的使用方法；5.了解一种微机中断定时的方法；6.学习掌握通过A/D、D/A转换用计算机获取被控对象动态特性的方法；7．通过实时仿真实验掌握DDC单回路控制程序编制及调试方法。
二、主要内容1.用C语言分别编写理想微分PID和实际微分PID控制算法模块，在微机中调试实现，并编写简单的计算机绘图程序，分别绘制并打印出上述两种算法的单位阶跃响应曲线（课外上机完成）；2.用模拟计算机搭接成一个二阶惯性环节，作为一个模拟仿真的被控对象；3.用C语言编写使用HY-6060进行定时采样、定时输出的接口程序，并在微机中调试实现；4.由D/A输出阶跃信号，同时由A/D采集模拟的被控对象的响应，绘制并打印出采集获得的飞升曲线，并初步计算出对象模型；y5.由模拟计算机搭接的二阶惯性环节作为系统中的被控对象，用计算机作为DDC控制器，通过HY-6060接口板实现对模拟机的实时控制。
仿真实验系统的框图如下：r+uPID模拟机D/A-A/D6．整定控制器PID参数，在设定值阶跃情况下，打印控制量u和被控量y的曲线。
三、进度计划序号设计内容完成时间备注1编写数字PID控制算法模块本设计开始前在课程要求的8学时课外上机时间完成2本设计其它内容按小组分工协作完成设计周五3验收、答辩设计周末前四、设计（实验）成果要求1.根据个人在设计小组中的分工，完成设计内容；2．分析实时仿真结果，每人完成设计报告。
ddc控制系统课程设计
ddc控制系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解DDC控制系统的基本原理和组成，掌握其工作流程。
2. 学生能掌握DDC控制系统的编程与调试方法，了解其在智能建筑中的应用。
3. 学生能了解DDC控制系统在我国的发展现状及趋势。
技能目标：1. 学生能运用所学知识对DDC控制系统进行简单编程与调试。
2. 学生具备分析DDC控制系统故障并进行排查的能力。
3. 学生能运用DDC控制系统进行简单的自动化控制项目设计。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对DDC控制系统及智能建筑领域的兴趣，激发学习热情。
2. 培养学生团队合作精神，提高沟通协调能力。
3. 增强学生环保意识，认识到DDC控制系统在节能减排方面的重要性。
课程性质：本课程为专业选修课，旨在让学生了解并掌握DDC控制系统的基础知识，提高实际操作能力。
学生特点：学生为高年级本科生，具备一定的电子、电气和控制理论基础，对实际操作有较高的兴趣。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调实际操作能力的培养，结合案例分析，提高学生的应用能力。
通过本课程的学习，使学生能够具备从事DDC控制系统相关领域工作的基本技能。
二、教学内容1. DDC控制系统概述：介绍DDC控制系统的基本概念、发展历程、应用领域及发展趋势。
教材章节：第一章2. DDC控制系统组成与原理：讲解DDC控制系统的硬件组成、软件结构、工作原理及性能指标。
教材章节：第二章3. DDC控制系统的编程与调试：学习DDC控制系统的编程方法、调试技巧及在实际项目中的应用。
教材章节：第三章4. DDC控制系统在智能建筑中的应用：分析DDC控制系统在建筑自动化、能源管理等方面的应用案例。
教材章节：第四章5. DDC控制系统故障分析与排查：介绍DDC控制系统常见故障现象、原因及排查方法。
教材章节：第五章6. DDC控制系统项目实践：设计实际项目，让学生动手操作，提高实践能力。
教材章节：第六章教学内容安排与进度：第1周：DDC控制系统概述第2周：DDC控制系统组成与原理第3-4周：DDC控制系统的编程与调试第5周：DDC控制系统在智能建筑中的应用第6周：DDC控制系统故障分析与排查第7-8周：DDC控制系统项目实践三、教学方法针对DDC控制系统课程的特点，采用以下多样化的教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1. 讲授法：用于讲解DDC控制系统的基本概念、原理和组成等理论知识。
DDC单回路PID闭环控制系统的设计及实时仿真课程设计报告
课程设计(综合实验)报告( 2011-- 2012 年度第二学期)名称：过程计算机控制系统题目：DDC单回路PID闭环控制系统的设计及实时仿真院系：控制与计算机工程学院班级：学号：学生姓名：指导教师：朱耀春设计周数：一周成绩：日期：2012 年 6 月20 日一、 课程设计的目的与要求1.设计目的在计算机控制系统课程学习的基础上，加强学生的实际动手能力，通过对DDC 直接数字闭环控制的仿真加深对课程内容的理解。
2.设计要求本次课程设计通过多人合作完成DDC 直接数字闭环控制的仿真设计，学会A/D 、D/A 转换模块的使用。
通过手动编写PID 运算式掌握数字PID 控制器的设计与整定的方法，并做出模拟计算机对象飞升特性曲线，熟练掌握DDC 单回路控制程序编制及调试方法。
二、 设计正文1.设计思想本课程设计利用Turboc2.1开发环境，通过手动编写C 语言程序完成PID 控制器的设计，A/D 、D/A 转换，绘出PID 阶跃响应曲线与被控对象动态特性曲线。
整个设计程序模块包含了PID 配置模块，PLCD-780定时采样、定时输出模块，PID 手/自动切换模块（按键控制）及绘图显示模块。
设计中，通过设定合理的PID 参数，控制PLCD-780完成模拟计算机所搭接二阶惯性环节数据的采集，并通过绘图程序获得对象阶跃响应曲线。
2. 设计步骤（1）前期准备工作(1.1)配备微型计算机一台，系统软件Windows 98或DOS (不使用无直接I/O 能力的NT 或XP 系统), 内装Turbo C 2.0/3.0集成开发环境软件；(1.2)配备模拟计算机一台(XMN-1型), 通用数据采集控制板一块（PLCD-780型）； (1.3)复习Turboc2.0并参照说明书学习PLCD-780的使用（2） PID 的设计(2.1)PID 的离散化理想微分PID 算法的传递函数形式为：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=s T s T K s G d i p 11)( 采用向后差分法对上式进行离散，得出其差分方程形式为：u[k]=u[k-1]+q0*e[2]+q1*e[1]+q2*e[0];其中各项系数为：q0=kp*(1+T/Ti+Td/T);q1=-kp*(1+2*Td/T);q2=kp*Td/T;实际微分PID 算法的传递函数形式为：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=s T s T s T K s G d i f p 111)( 采用向后差分法对上式进行离散化，写成差分方程的形式为：u[k]=c0*(Δu[k-1])+c1*e[k]+c2*e[k-1]+c3*e[k-2]+u[k-1];其中各项系数为：c0=Tf/(T+Tf);c1=kp*T/(T+Tf)*(1+T/Ti+Td/T);c2=-kp*T/(T+Tf)*(1+2*Td/T);c3=kp*Td/(T+Tf);(2.2)数字PID 算法的改进○1积分分离算法积分分离算法通过控制PID 输入偏差e 达到优化目的，当偏差较大时停止积分作用，只有当偏差较小时才投入积分，算法如下表示：当|e(k)|>β时，采用PD 控制；当|e(k)|<β时， 采用PID 控制；β的值根据具体对象及要求确定。
《DDC系统设计》课件
性能优化
算法优化
对DDC系统的核心算法进行优化，提高处理速度和效率。
内存管理优化
合理分配和释放内存，减少内存占用和提高内存访问速度。
I/O优化
优化输入输出操作，提高数据读写速度。
多线程/并行处理
利用多核处理器资源，实现并行处理，提高系统整体性能。
可靠性增强
错误处理机制
建立健全的错误处理机制，对异常和错 误进行捕获和处理，保证系统稳定运行
处理模块设计
要点一
总结词
数据处理流程、算法选择、数据处理能力
要点二
详细描述
处理模块是DDC系统的核心部分，负责对输入数据进行处 理和分析。数据处理流程应清晰、高效，包括数据筛选、 数据转换、数据计算和结果输出等步骤。算法选择应根据 具体需求和数据处理特点进行，以确保数据处理结果的准 确性和可靠性。数据处理能力是衡量处理模块性能的重要 指标，应考虑数据处理的实时性、稳定性和扩展性。
硬件设计
服务器
选择高性能、可靠的服务器，确保系统的稳 定运行和数据处理能力。
存储设备
选择合适的存储设备，如磁盘阵列、磁带库 等，以满足数据的存储和备份需求。
网络设备
配置适当的网络设备，如路由器、交换机等 ，以满足系统的网络通信需求。
终端设备
根据系统需求选择适当的终端设备，如计算 机、移动设备等。
软件设计
输入模块设计
总结词
模块功能、输入类型、数据预处理
详细描述
输入模块是DDC系统的重要组成部分，负责接收外部输入的数据。模块功能应包括数据采集、数据转 换和数据预处理。输入类型可以包括模拟信号、数字信号、网络数据等。数据预处理包括数据清洗、 格式转换和异常值处理等操作，以确保输入数据的准确性和可靠性。
DCS单回路控制系统设计资料讲解
DCS单回路控制系统设计资料讲解DCS（Distributed Control System）单回路控制系统是指由多个控制器组成的系统，每个控制器负责一个回路的控制。
本文将对DCS单回路控制系统的设计资料进行讲解，包括系统结构、硬件配置、软件设计等。
一、系统结构DCS单回路控制系统的基本结构包括控制器、输入/输出（I/O）模块、通信网络和上位机。
控制器是系统的核心部分，负责接收传感器输入信号、控制执行器输出信号，并根据设定值和反馈信号进行控制。
每个回路对应一个控制器，回路之间相互独立。
I/O模块用于与外部设备进行数据交换，包括接收传感器信号、控制执行器、报警、人机界面等功能。
通信网络用于连接各个控制器和上位机，实现数据的共享和交互。
上位机用于监控、配置和管理整个系统。
二、硬件配置DCS单回路控制系统的硬件配置包括控制器、I/O模块和传感器/执行器。
控制器通常由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口等组成，其性能和规模决定了系统的处理能力和扩展性。
I/O模块负责将外部设备的数据转换为数字信号，并通过通信网络传输给控制器。
传感器用于采集控制对象的状态信息，执行器用于对控制对象施加控制信号。
三、软件设计DCS单回路控制系统的软件设计包括控制算法、通信协议和用户界面。
控制算法按照系统的要求，如PID控制算法、模糊控制算法等，对控制器进行程序设计。
通信协议用于控制器之间和上位机之间的数据交换。
用户界面提供操作界面和显示功能，以便用户能够实时监控和操作系统。
在软件设计中，需要考虑到系统的稳定性、可靠性和实时性。
稳定性是指系统在受到扰动时能够恢复到稳态的能力；可靠性是指系统能够按照要求工作，不出现故障；实时性是指系统能够对输入信号进行及时响应，使控制效果更好。
四、设计资料要求DCS单回路控制系统的设计资料需要包括系统的拓扑结构图、硬件配置表、控制算法程序、通信协议、用户界面设计以及相关参数的设置。
拓扑结构图描述了系统各组成部分之间的连接关系；硬件配置表包括了控制器、I/O模块、传感器/执行器的型号、数量和安装位置；控制算法程序描述了对控制器的编程要求；通信协议用于实现不同组成部分之间的数据交互；用户界面设计根据实际需求进行设计，以方便用户使用和操作；相关参数的设置是指对系统各项参数进行设定，如控制周期、采样周期等。
第五章 单回路控制系统设计
例：液位定值控制系统（见下页图）
其结构图如下：
设定值
e 液位控制器 u 执行阀
f (t) q1 液 位 过 程 实 际 液 位
检测变送器
执行阀 液位检测变送器
设定值 液位控制器
从结构图我们可以看出：单回路控制系统是最简单、最 基本、最成熟的一种控制方式。
单回路控制系统根据被控量的类型可分为：温度单回路 控制系统、压力单回路控制系统、流量单回路控制系统等。
.........
K f (T0 s 1)
(T0s 1)(Tf s 1) Kc K0 (Tf s 1)
由于系统是稳定的，则在单位阶跃扰动下系统的稳态值为：
y() lim y(t)
t
lim s
K f (T0s 1)
s0 s[(T0s 1)(Tf s 1) KcK0 (Tf s 1)]
T（I min ）T（D min ）
0.1 ～1 3～10 0.5～3 0.4～3
2、临界比例度法（参见P183）
调节器取纯比例形式， 由大到小调节，使被控 量成
等幅振荡，如下图：
得 临界比例度 K
临界振荡周期 TK
根据 P183 表5-7计算调 节器参数
3、衰减曲线法（参见P183）
调节器取纯比例形式，
单回路控制系统方框图的一般形式如下：
F(S)
X (S) Z(S)
WC (S)
WV (S) Wm (S )
W0(S) Y(S)
WC (S)—调节器的传递函数 WV (S)—调节阀的传递函数 W0 (S)—被控过程的传递函数 Wm (S)—测量变送器的传递函数
二、正作用、反作用
根据控制论可知：对于反馈控制系统，要使系统能够稳 定地工作，必须要构成负反馈。
控制系统中的PID控制器设计
控制系统中的PID控制器设计PID控制器是控制系统中常用的一种控制算法，它通过对系统的误差进行反馈调节，使系统的输出稳定在期望值附近。
在本文中，我们将详细讨论PID控制器的设计原理和方法。
一、引言在控制系统中，PID控制器被广泛应用于工业自动化、机器人控制、电力系统等领域。
PID是Proportional、Integral、Derivative的英文缩写，分别表示比例、积分和微分三个控制参数。
二、PID控制器的基本原理PID控制器的基本原理是根据系统的误差信号来调节输出信号，达到对系统进行控制的目的。
具体来说，PID控制器通过以下三个控制参数来决定输出信号：1. 比例项（Proportional）比例项是指根据误差信号的大小直接调节输出信号的大小。
比例增益参数Kp决定了比例项的作用程度，当Kp增大时，输出信号的变化速度更快。
2. 积分项（Integral）积分项是指根据误差信号的累积值来调节输出信号的大小。
积分增益参数Ki决定了积分项的作用程度，当Ki增大时，输出信号对误差的累积值更敏感。
3. 微分项（Derivative）微分项是指根据误差信号的变化率来调节输出信号的大小。
微分增益参数Kd决定了微分项的作用程度，当Kd增大时，输出信号对误差的变化率更敏感。
根据PID控制器的原理，可以得到PID控制器的数学表达式为：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，u(t)为控制器的输出信号，e(t)为系统的误差信号，Kp、Ki和Kd分别为比例增益、积分增益和微分增益。
三、PID控制器的设计方法PID控制器的设计需要根据具体的控制系统和要求进行调节。
通常的设计方法如下：1. 确定系统模型首先需要了解被控对象的数学模型，包括其输入、输出关系以及参数。
根据系统模型可以确定PID控制器的结构和参数范围。
2. 初始参数设定根据经验或理论分析，给出初始的PID控制器参数。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
设计 一 DDC 单回路PID 控制器的设计
一、设计目的
通过设计掌握DDC 单回路PID 控制程序编制。
二、设计内容
1控制系统如图所示
G(S )=K 1/(T 1S +1)
D (Z )采用数字PID 控制规律，T 为采样周期。
2对象动态特性仿真设计
（1） 将G （S ）离散化，写出输入/输出采样方程（考虑零阶保侍器）。
（2） 画出详细程序框图。
3单回路PID 控制设计
（1） 由键盘输入PID 参数：K P 、T I 、T D ，设计D (Z )，写出输入/输出采样方程。
（2） 采用具有不完全微分的数字PID 算法，D(s)= K P (1+s/ T I + sT D )/ (1+sT f ), T f 由键盘
输入。
（3） 画出详细程序框图。
（4） 可自选编程语言及调试。
三、设计要求
1、采用简单人机对话的方式，输入采样周期T ，阶跃量R （S ），对象参数K 1 和T 1 （实验报告中取K 1 =1，T 1 =10S ），及PID 控制器参数K P 、T I 、T D 。
2、设计报告要详尽，要求提供的材料要齐全。
3、设计应独立完全。
设计二Smith预估控制设计
一、设计目的
通过设计掌握Smith预估控制的方法。
二、设计内容
1、smith预估控制系统如图所示
R(s)
T
对象G(S )= K1e-τs /(T1S +1),K=1,T1=10s,τ=5s
D (Z )采用数字PI 控制规律。
2、Smith预估控制
(1) 构造Dτ(s )，求出Dτ(s )，
（3）按图设计Smith预估控制器。
（4）画出详细程序框图，参数K 、T1、τ由键盘输入。
三设计步骤
1、拟定设计方案。
2、推导公式，确定系统。
3、画出详细的流程框图，编程调试。
三、设计要求
1、采用简单人机对话的方式，输入采样周期T ，预估器参数K 和τ，及PI 控制器参数K P、T I。
2、设计报告要详尽，要求提供的材料要齐全。
3、设计应独立完全。