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
软件设计-Smith纯滞后补偿PID控制算法
软件设计-Smith纯滞后补偿PID控制算法⼀、题⽬题⽬5：以中等纯度的精馏塔为研究对象，考虑到不等分⼦溢流的影响和⾮理想的汽液平衡，可以得到塔顶产品轻组分含量Y 与回流量L 之间的传递函数为：s e s s s s L s Y 12)15.17)(13.28()19.0(4.3)()(-?+++= 控制要求：1、采⽤Smith 纯滞后补偿PID 控制算法将塔顶轻组分含量控制在0.99。
2、采⽤继电法整定PID 参数。
3、整定效果验证：当被控过程参数时变时，如滞后时间由12→24，开环增益由3.4→6时，讨论PID 控制的响应速度及鲁棒性问题，考察当系统参数发⽣改变时，上述PID 参数是否选取合适。
⼆、Smith 纯滞后补偿控制原理针对纯滞后系统闭环特征⽅程含的影响系统控制品质的纯滞后问题，1957年Smith 提出了⼀种预估补偿控制⽅案，即在PID 反馈控制基础上，引⼊⼀个预估补偿环节，使闭环特征⽅程不含有纯滞后项，以提⾼控制质量。
如果能把图2-1中假想的变量B 测量出来，那么就可以按照图2-1所⽰的那样，把B 点信号反馈到控制器，这样就把纯滞后环节移到控制回路外边。
图2-1 反馈回路的理想结构⽰意图由图2-1可以得出闭环传递函数为G (s )=D (s )G P (s)e ?τs1+D(s)G P (s)由上式可见，由于反馈信号B 没有延迟，闭环特征⽅程中不含有纯滞后项，所以系统的响应将会⼤⼤地改善。
但是由于B 点信号是⼀个不可测(假想)的信号，所以这种⽅案是⽆法实现的。
为了实现上⾯的⽅案，假设构造了⼀个过程的模型，并按图2-2所⽰那样把控制量U(S)加到该模型上去。
在图 2-2中，如果模型是精确的，那么虽然假想的过程变量B 是得不到的，但能够得到模型中的B m 。
如果不存在建模误差和负荷扰动，那么B m 就会等于B ， E m (s )= Y (s )?Y m (s )=0 ，可将B m 点信号作为反馈信号。
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。
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。
PID温控器使用说明书
使用说明书U-HSX1300-MICN2 1.产品介绍傻瓜式模糊PID温控器/调节仪采用模糊PID算式，无需人工整定参数，控温精度基本达±0.5℃，无超调、欠调，性价比高。
傻瓜式操作，7款外型尺寸，支持33种信号输入功能，可与各类传感器、变送器配合使用，实现对温度、压力、液位、容量、力等物理量的测量显示，并配合各种执行器对电加热设备和电磁、电动阀进行PID调节和控制、报警控制、数据采集等功能。
适用于工业炉，电炉，烘箱，试验设备，制鞋机械，注塑机械，包装机械，食品机械，印刷机械等行业。
支持2路报警功能，支持1路控制输出或支持采用标准MODBUS RTU协议的RS485通讯接口，1路DC24V配电输出。
输入端、输出端、电源端光电隔离。
100-240VAC/DC或12-36V DC开关电源供电，标准卡入式安装，工作环境温度在0-50℃，且相对湿度5-85%RH无凝结。
2.显示面板外观结构图（1）PV显示窗（测量值）（2）SV显示窗测量状态下显示输入类型等参数参数设定状态下显示设定值（3）第一报警（AL1）和第二报警（AL2）指示灯、运行灯（RUN）和输出灯（OUT）（4）确认键（5）移位键（6）减少键（7）增加键图1从外壳中取出表芯的方法仪表的表芯可以从表壳中拔出，其方法是将仪表前面板两侧的锁扣向外侧拨开，然后抓住仪表的前面板向外拔，即可使表芯与表壳分离。
在回装时，将表芯插入表壳后一定要推紧，并将锁扣锁紧，以保证防护标准。
外形尺寸开孔尺寸外形尺寸开孔尺寸160*80mm（横式）152*76mm48*96mm（竖式）45*92mm 80*160mm（竖式）76*152mm72*72mm（方式）68*68mm 96*96mm（方式）92*92mm48*48mm（方式）45*45mm 96*48mm（横式）92*45mm3.接线图2规格尺寸为A、B、C、D、E型接线图注：横竖式仪表后盖接线端子方向不一样，见示意图3图3图4规格尺寸为F型接线图图5规格尺寸为H型接线图注1：上述接线图中在同一组端子标有不同功能的，只能选择其中一种功能。
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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。