大滞后PID控制说明
滞后校正、滞后超前校正以及PID简介
第六章 第三讲
6.3.3串联滞后校正的综合
Ti
20
0
-90。
11 Td Td
20
如果将滞后校正装置的零极点zi和pi设置为一对靠近 坐标原点的偶极子，即: Ti 1,β 1,α 1,Ti Td。
滞后超前网络的传递函数可改写为
Gc(s)≈βTTiiss 1（ αTds 1）
（βαTd Ti
)
1 Tis
计算此时的幅穿频率：
20lgK 20(lg5 lg1) 40(lg10 lg5) 60(lgωco lg10)
解上式可得：ωco 3 50K 11.45 rad / s
校正前的相角裕度γ（o ωco）：（o co） 25.28。
-20
ωco
-40
-60
5
1012
11.45
-20
-90 -180
校正前系统开环 校正后系统开环 滞后校正装置
-40
ω
-60
ω
在原系统的开环频率特性上寻找满足暂态指标 要求且具有下列相角裕度的频率点ωc。
γγ（o ωc） （i ωc）
γγ（o ωc） （i ωc）
γ（o ωc）:校正前系统在ωc处所对应的相角裕量；
γ:指标所要求的相角裕度; （i ωc）:滞后校正在ωc处造成的相角滞后量。
0.024
0.27
2.7 5
自动控制原理--滞后超前校正与PID校正
G s 1 T1s 1 aT2s
1 T1s 1 T2s
°
其中：
E1
1,a 1且.a 1 °
C1
R1
°
R2
E2
C2
°
Phase (deg); Magnitude (dB)
To: Y(1)
Bode Diagrams
From: U(1) 0
-5
-10
-15
-20 50
0
-50
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10-4
10-3
10-2
应 50o 处的g 0.082 rad s，相应幅频特性为Lg 45.5db
据此，由20log KP Lg 45db 求得：KP 0.0053 。
为减少对相角裕量校正效果影响，PI控制器转折 频率 1 KI KP 选择远离g 处，取1 g 10 0.0082 rad s 求得：KI 0.000044 。于是，PI控制器传递函数
• PID调节器是一种有源校正网络，它获得了 广泛的应用，其整定方法要有所了解。
系统校正的设计方法
分析法
综合法
分析法：
选择一种校正装置
设计装置的参数
校验
综合法： 设计希望特性曲线 校验
确定校正装置的参数
期望特性综合设计方法：
1、先满足精度要求，并画出原系统Bode图； 2、根据Bode定理，系统有较大的相位裕量，幅频特性在剪切频
G( j)
1
j2T( jT 1)
63.5
0.707
二阶最佳指标:
L() -20dB/dB
1/2T
()
p % 4.3%
180°
ts (6 ~ 8)T
1/T
基于PID控制的温度大滞后系统算法研究
文献 标志码 ： Ａ
文章 编号 ：０ ４０ ６ （ Ｏ １ ０ 一 １８Ｏ １ ０— ３ ６ ２ １ ） １Ｏ １一４
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｒ ｅ Ｔｉ ｅ ｄ ｌ ｙ Ｔｅ ｓ ａ ｃ ｆＬａ ｇ ｍ － ｅ ａ ｍｐｅ ａ ｕ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｉ ｒ ｔ ｒ － ｏ ｔ ｏ ｌｎｇ Ｓ ｓ ｅ ｓ ｄ ｏ Ｄ ｎｔ ｏ ｇ ｒ ｔ ｙ ｔ ｍ Ｂａ ｅ ｎ ＰＩ Ｃｏ ｒ ｌＡｌ ｏ ｉｈｍ
第２ ３卷 第 １ 期 ２１ ０ １年 ３月
甘 肃 科 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｎ ｕＳ ｉｎ ｅ ｏ ｒ ａ ｆＧａ ｓ ｃｅ ｃ ｓ
Ｖ０ ． ３ Ｎｏ １ １２ ． Ｍ ａ． ０ １ ｒ２ １
基 于 Ｐ Ｄ控 制 的温 度大滞 后 系统 算 法 研 究 Ｉ
林 辉 常继 彬 ，
具有 时变 、 扰 动 、 大 纯滞 后 、 以建 立精 确 的数 学 模 难 型等 特性 ， 往作 为大滞后 系统 的典型代 表． 具有 往 而
（ ． 安 铁路 职 业 技 术 学 院 ， 西 西 安 １西 陕 ７０ １ ；． 庆 科技 学 院 ， 庆 １ ０ ４２ 重 重 ４ １３ ） ０ 制 系统 的大滞后 特点 ， 采用 Ｓ ｔ ｍｉ ｈ预估控制 算 法进 行控制 ， 此基础上提 出 了 在
种 改进 Ｐ Ｄ控 制算 法． 真结果 表 明改进 的 Ｐ Ｄ控 制算法具 有较 强的稳 定性 和 鲁棒 性 ， 能有效 Ｉ 仿 Ｉ 既
ＬＩ Ｈ ｕ ＣＨＡＮＧ ｉ ｉ。 Ｎ ｉ 。 ｊ— ｎ ｂ
（ ． ＇ｎＲａ ｌ ｙ Ｖ ｃ ｔｏ ａ ｃ ｎ ｃ ｌＩ ｓｉ ｔ Ｘｉ ｎ７ ０ １ ， ｉａ； １ Ｘｉ ａ ｉｗａ ｏ ａｉｎ ｌＴｅｈ ｉａ ｎｔｔ ｅ， ＇ １ ０ ４ Ｃｈｎ ｕ ａ
PID控制原理详解及实例说明
PID控制原理详解及实例说明5.1 PID控制原理与程序流程5.1.1过程控制的基本概念过程控制――对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制。
一、模拟控制系统图5-1-1 基本模拟反馈控制回路被控量的值由传感器或变送器来检测，这个值与给定值进行比较，得到偏差，模拟调节器依一定控制规律使操作变量变化，以使偏差趋近于零，其输出通过执行器作用于过程。
控制规律用对应的模拟硬件来实现，控制规律的修改需要更换模拟硬件。
二、微机过程控制系统图5-1-2 微机过程控制系统基本框图以微型计算机作为控制器。
控制规律的实现，是通过软件来完成的。
改变控制规律，只要改变相应的程序即可。
三、数字控制系统DDC图5-1-3 DDC 系统构成框图DDC(Direct Digital Congtrol)系统是计算机用于过程控制的最典型的一种系统。
微型计算机通过过程输入通道对一个或多个物理量进行检测，并根据确定的控制规律(算法)进行计算，通过输出通道直接去控制执行机构，使各被控量达到预定的要求。
由于计算机的决策直接作用于过程，故称为直接数字控制。
DDC 系统也是计算机在工业应用中最普遍的一种形式。
5.1.2 模拟PID 调节器一、模拟PID 控制系统组成图5－1－4 模拟PID 控制系统原理框图 二、模拟PID 调节器的微分方程和传输函数 PID 调节器是一种线性调节器，它将给定值r(t)与实际输出值c(t)的偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)通过线性组合构成控制量，对控制对象进行控制。
1、PID 调节器的微分方程 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=⎰tDIP dt t de T dt t e T t e K t u 0)()(1)()( 式中 )()()(t c t r t e -= 2、PID 调节器的传输函数 ⎥⎦⎤⎢⎣⎡++==S T S T K S E S U S D D I P 11)()()( 三、PID 调节器各校正环节的作用1、比例环节：即时成比例地反应控制系统的偏差信号e(t)，偏差一旦产生，调节器立即产生控制作用以减小偏差。
不稳定大时滞过程的串级PID控制
第１ Ｏ卷 第 ６ 期
２０ 年 １ 月 ０６ １
电 机 与 控 制 学 报
ＥＬＥＣＴＲＩ ＭＡＣＩ Ｉ Ｃ ｔ ＮＥＳ ＡＮＤ ＣＯＮＴＲＯＬ
Ｖ ｉ１ Ｎ ． ０． ０ ｏ６ Ｎ ｖ ２０ ｏ． ０６
不 稳 定 大 时 滞 过 程 的 串级 Ｐ Ｄ 控 制 Ｉ
Ｌ ａ，ＨＯＵ ｈ ｓ ｎ ＩＨｕ Ｙａ —ｏ ｇ
（ ｏｅｅｏ ｕ ｍａｏ ｎ ｌ ｔｃｌ ｎｉｅｒ ｇ ａ ｚｏ ｉ ｔ ｇＵ ｉ ￣ｉ ，ａｚｏ ３ ０ ０ Ｃ ｉａ Ｃ ｌｇ ｆ ｔ ｔ ｎａｄＥｅ ｒ ａ Ｅ ｇ ｅ ｎ ，ＬｎｈｕＪ ｏ ｎ ｎｖ ｔ Ｌ ｎｈｕ７ ０ ７ ， ｈｎ ） ｌ Ａ ｏ ｉ ｃｉ ｎ ｉ ａｏ ｅ ｙ
பைடு நூலகம்
Ａｂ ｔａ ｔ Ａ ｃ ｓ ａ ｅ Ｐ Ｄ ｃ ｎ ｒ ｌ ｔ ｃｕ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｈ ａ ｗｏ ｋ ｏ ｔ ｒ ａ ｄ ｌ ｏ ｔ ｌ Ｓ ｉｔ ｄ ｃ ｄ ｓｒ ｃ ： ａ ｃ ｄ Ｉ ｏ ｔ ｒ ｔ ｒ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｆ ｍｅ ｒ ｆｉ ｅ ｎ ｌ ｏ ｓｕ ｒ ｎ ｍｏ ｅ ｃ ｎ ｒ ｉ ｎ ｒ ｕ ｅ ｏ ｏ ｆｒａ ｃ ａ ｓ ｏ ｎ ｔｂ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓｗｉ ａ ｇ ｉ ｅ ａ ． Ｓ ｍｅ ｒ ｌ ｓｏ ａ ａ ｔｒ ｄ ｓｇ ｒ ｉ ｅ ．Ｔ ｅ ｔ ｏ ｌｓ ｆｕ ｓａ ｌ ｒ ｃ ｓ ｔ ｌ ｒ ｅ ｔ ｈ ｍｅ ｄ ｌｙ ｏ ｕ ｅ ｆ ｒ ｍｅｅ ｅ ｉｎ ａ ｅ ｇｖ ｎ ｐ ｈ ｗｏ ｃ ｎｒ ｌ ｒ ｗ ｉ ｈ ａ ｅ ｄ ｓｇ ｅ ｃ ｏ ｄ ｎ ｈ ｒ ｃｐ ｅ ｏ ｏ ｔ ｌ ｓ ｈ ｃ ｒ ｅ ｉｎ ｄ ａ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ｔ ｅ ｐ ｉ ｉ ｌ ｆＩ ｒ ｆ ｌ ｓｉ ａ ｅ ｄ ａ ｋ ｃ ｎ ｏｌ ｒ ｔ ｔ ｏｅ ｏ ｎ ＭＣ ａ ｅｏ ａ ｓｃ ｌ ｅ ｂ ｃ ｏ ｔ ｌ ｒ — ｃ ｆ ｒ ｅ ｓｕ
PID控制详解
PID 控制原理和特点 工程实际中，应用最为广泛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主要技术之一。
当被控对象结构和参数不能完全掌握，或不到精确 数学模型时，控制理论其它技术难以采用时，系统控制器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 不能有效测量手段来获系统参数时，最适合用PID 控制技术。
PID 控制，实际中也有PI 和 PD 控制。
PID 控制器就是系统误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制。
1、比例控制(P)： 比例控制是最常用的控制手段之一，比方说我们控制一个加热器的恒温 100 度，当开始加热 时，离目标温度相差比较远，这时我们通常会加大加热，使温度快速上升，当温度超过 100 度时，我们则关闭输出，通常我们会使用这样一个函数e(t) = SP – y(t)-u(t) = e(t)*PSP ——设定值e(t)——误差值y(t)——反馈值u(t)——输出值P ——比例系数 滞后性不是很大的控制对象使用比例控制方式就可以满足控制要求，但很多被控对象中因为 有滞后性。
也就是如果设定温度是 200度，当采用比例方式控制时，如果P 选择比较大，则会出现当温 度达到 200度输出为 0 后，温度仍然会止不住的向上爬升，比方说升至 230 度，当温度超过 200 度太多后又开始回落，尽管这时输出开始出力加热，但温度仍然会向下跌落一定的温度 才会止跌回升，比方说降至 170度，最后整个系统会稳定在一定的范围内进行振荡。
如果这个振荡的幅度是允许的比方说家用电器的控制，那则可以选用比例控制2、比例积分控制(PI)： 积分的存在是针对比例控制要不就是有差值要不就是振荡的这种特点提出的改进，它常与比 例一块进行控制，也就是PI 控制。
大纯滞后系统的一种PID预估控制方法
二 、 估 控 制 方 法 预
鋈
萋
曩
圣
本 文 提 出 如 图 ３所 示 的 超 前 预估 控 制 方 法 ，其 与
图 ２等 效 超 前 预 估 控 制 系 统 不 同 之 处 在 于 Ｇ （ 接 在 ２ｓ ）
ＰＤｓ 后 ， 扰 动 Ｄｓ 前 ， 心 思 想 就 是 产 生一 个 能 Ｉ （） 之 在 （） 之 核
常 规 Ｓ ｔ 估 控 制 需 要 准 确 知 道 被 控 对 象 的 模 ｍｉ ｈ预 型 ，否 则 将 不 能 对 时 滞 系 统 进 行 良好 的控 制 。 图 １为 Ｓ ｔ 估控 制 系统等效 框 图 ， 了说 明问题 ， 文仍 ｍｉ ｈ预 为 本 作 简 要 论 述 。设 被 控 对 象 为 ＧＩ ）一， 中 Ｇ１ｓ为被 控 （ｅ 其 ｓ （ ） 对 象 不 包 含 纯 滞 后 特 性 的模 型 ，一为 纯 滞 后 环 节 ， 一 ｅ 在 般 的控 制 系统 中 Ｇ１ ） ｅ （ 和 是 难 以分 开 的 。 ｓ
Ｔ＝１０ ２ ０秒 。仿 真 结 果 如 图 ６所 示 。
Ｇ１ｓ 预 估 ， １的 闭环 传 函 Ｇ （ ） 下 ： （的 ） 图 ｓ 如
Ｇ（）１ 五 Ｂ ＝ 丽 ＰＤｓ ｓｅ ｓ Ｉ１ ｌ ） （Ｇ ）） （ （ ）
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维普资讯
・
工 程 技 术 ・
大 纯 滞 后 系 统 的 一 种 Ｐ Ｄ 预 估 控 制 方 法 Ｉ
吕 群， 于 标
（ 州职 业大学 ，江苏 扬 州 ２ ５ ０ 扬 ２ ０ ２）
被调量大滞后性的pid调节
被调量大滞后性的pid调节
现在有个汽轮机的液位要通过一个放水调节阀进行pid控制。
用的是西门子自带的fb41模块，开始扫描周期是100ms，p值为2，积分5秒，观察程序上ao输出，非常缓慢。
0.00几的变化。
后来减少积分时间，直到为0时，只有比例，ao输出很快。
但现在被调量液位变化缓慢，一般50秒后才变化，只采用比例时，阀门不断给开度控制，直到全关或全开，这过程可能就几秒，而液位一直没变化，到后反应过来，可能变化就不对了。
怎么调
最佳答案
这个紧靠pid的调节还是不好弄，最好采用pid的闭环液位控制加pwm比例带，调节长周期物理量的闭环控制，效果超好。
易稳定，且波动小。
它的原理就是根据实际的流量，改变水阀的接通关断比。
以保证液位不变。
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大滞后PID控制说明一、反作用模式
本模式适用于加热升温控制。
（一）回路连接
X：整型数输入为过程测量值
SV：整型数输入为给定值
EN：状态输入，为PID使能，
EN：0 PID 不工作
EN：1 PID 工作
缺省值为1
Y：PID整型数输出值。
0-4094
MV：PID整型数输出值。
0-1000 对应0-100%
(PLC编程画面，以上是个PID控制程序)
（二）控制模式
注：CS1、DS1、CS2、DS2为X1、X2、Y1、Y2区域分界，BS1、BS2、BS3、BS4为相应控制输出提前量
动作说明：
（1） 当测量温度在X1区域时，控制输出为100%，全功率加热。
（2） 当温度上升到X2区域时，控制输出为MV=100%-BS1，提前降热负荷。
（3） 当温度继续上升到PID 区域时，控制输出为PID 自动控制模式。
（4） 当温度继续上升，进入Y1区域时，控制输出为0%，停止加热。
（5） 当温度继续下降，进入PID 区域时，控制输出为PID 自动控制模式。
（6） 当温度继续下降，进入X1区域时，控制输出为100%，全功率加热。
测量值：X
设定值：SV 精调下偏差：CS1 粗调下偏差：DS1
精调上偏差：CS2 粗调上偏差：DS2
时间
输出值：100%输出
（三）参数说明
（四）举例说明
3. 伟达科PID参数(5温区回流焊)
4.1模拟量类
基本的功能块对模拟量进行读，不需要更多的修改，
模拟量数据以整型值表示：
10位0－1023
12位0－4095
所有UCS5模块数据以0－4095，
以下是热电偶采集模拟量块
双击UCS5.E37COM模块弹出如下窗口：
以上窗口中CH0－CH9模块上道通，
是滤波时间，可选择性的。
CH10通道是冷端补偿的，在硬件上只需要短接一下，测量出来是室温，在软件中是可调整的。
4.2模拟0-10V4-20MA输入模块如下图示：
双击UCS5.E37块弹出如下窗口：
CH0－CH10通道选择1:1信号为硬件模块的信号0-10V4-20MA。
4.3模拟量输出块：
基本的功能块对模拟量进行写，
模拟量数据以整型值表示：
12位0－4095
所有UCS5模块数据以0－4095，以下是模拟量输出块
0-10V4-20MA。