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自动控制系统的设计-PID校正,教师:闵佳园,汽包锅炉给水全过程,汽包锅炉工作原理,PID校正装置（又称PID控制器或PID调节器）是一种有源校正装置，它是最早发展起来的控制策略之一，在工业过程控制中有着最广泛的应用，其实现方式有电气式、气动式和液力式。,PID控制器,PID控制器的优点,（1）原理简单，应用方便，参数整定灵活。（2）适用性强。可以广泛应用于电力、机械、化工、热工、冶金、轻工、建材、石油等行业。（3）鲁棒性强。,PID控制器的控制策略,经典的Ziegler-Nichols算法和它的精调算法、预测PID算法、最优PID算法、控制PID算法、增益裕量/相位裕量PID设计、极点配置PID算法、鲁棒PID等。,PID控制器工作原理,比例调节器比例的作用,比例调节器的传递函数Gc(S)=Kp,u(t)=Kpe(t)若使Kp增大,系统的静态误差减小。但比例系数过大时，会破坏系统的稳定性和动态性能。,例：一单位反馈系统的开环传递函数为：,1.根轨迹,2.闭环响应曲线-,增大,系统响应速度和超调量也增大。,系统产生等幅振荡，已不稳定。,比例积分调节器(PI)积分的作用,1.提高系统的型号，消除系统的误差2.相位滞后,系统稳定性变差.,设计过程中,考虑系统稳定性时，Ti应足够大。,若Ti太大，则PI调节器中的积分作用变小，会影响系统的静态性能，同时，也会导致系统响应速度的变慢。,合理调节Kp和Ti的参数,PD和PID调节器微分的作用,PID控制器的传递函数,式中N一般大于10。显然，当N时，上式即为理想的PID控制器。减少超调,克服振荡,使系统趋于稳定.,PD调节的作用,PID控制器的传递函数,临界比例度法,这种整定方法是在闭环情况下进行的。设TI=，TD=0，使调节器工作在纯比例情况下，将比例度由大逐渐变小，使系统的输出响应呈现等幅振荡，如下图所示。根据临界比例度k和振荡周期TS，按表3-2所列的经验算式，求取调节器的参考参数值，这种整定方法是以得到4：1衰减为目标。,表3-2 临界比例度法整定调节器参数,临界比例度法的优点是应用简单方便，但此法有一定限制。首先要产生允许受控变量能承受等幅振荡的波动，其次是受控对象应是二阶和二阶以上或具有纯滞后的一阶以上环节，否则在比例控制下，系统是不会出现等幅振荡的。在求取等幅振荡曲线时，应特别注意控制阀出现开、关的极端状态。,双容液位控制,