服振荡,消除系统惯性的影响。
6.什么是数字PID位置型控制算法和增量型控制算法?试比较它们的优缺点。
为了实现微机控制生产过程变量,必须将模拟PID算式离散化,变为数字PID算式,为此,在采样周期T远小于信号变化周期时,作如下近似(T足够小时,如下逼近相当准确,被控过程与连续系统十分接近):
?edt?T?e(j)0j?0tkdee(k)?e(k?1)?dtT
于是有:
u(k)?Kp{e(k)?TTi?e(j)?T[e(k)?e(k?1)]}j?0kTd
u(k)是全量值输出,每次的输出值都与执行机构的位置(如控制阀门的开度)一一对应,所以称之为位置型PID算法。
在这种位置型控制算法中,由于算式中存在累加项,因此输出的控制量u(k)不仅与本次偏差有关,还与过去历次采样偏差有关,使得u(k)产生大幅度变化,这样会引起系统冲击,甚至造成事故。所以实际中当执行机构需要的不是控制量的绝对值,而是其增量时,可以采用增量型PID算法。当控制系统中的执行器为步进电机、电动调节阀、多圈电位器等具有保持历史位置的功能的这类装置时,一般均采用增量型PID控制算法。
?u(k)?Kp{[e(k)?e(k?1)]?TTe(k)?d[e(k)?2e(k?1)?e(k?2)]}TiT
7.与位置算法相比,增量型PID算法有如下优点:
(1)位置型算式每次输出与整个过去状态有关,计算式中要用到过去偏差的累加值,容易产生较大的累积计算误差;而在增量型算式中由于消去了积分项,从而可消除调节器的积分饱和,在精度不足时,计算误差对控制量的影响较小,容易取得较好的控制效果。
(2)为实现手动——自动无扰切换,在切换瞬时,计算机的输出值应设置为原始阀门开度u0,若采用增量型算法,其输出对应于阀门位置的变化部分,即算式中不出现u0项,所以易于实现从手动到自动的无扰动切换。
(3)采用增量型算法时所用的执行器本身都具有寄存作用,所以即使计算机发生故障,执行器仍能保持在原位,不会对生产造成恶劣影响。
8.标度变换在工程上有什么意义?在什么情况下使用标度变换程序?
微机控制系统在读入被测模拟信号并转换成数字量后,往往还要转换成操作人员所熟悉的工程值。这是因为生产现场的各种工艺参数量纲不同。例如,压力的单位为Pa,流量的单位为m3/h,温度的单位为℃。这些参数A/D转换后得到一系列的数码,这些数码的值并不一定等于原来带有量纲的参数值,它仅代表参数值的大小,故必须把它转换成带有量纲的数值后才能运算、显示或打印输出。这种转换称为工程量转换,也称为标度变换。标度变换有各种不同类型,它取决于被测参数测量传感器的类型,设计时应根据实际情
计算机控制复习题
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