经典控制理论与汽车控制ppt课件.ppt
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1、第六章 经典控制理论与汽车控制,6.1 系统校正分类6.2 模拟PID控制6.3 数字PID控制6.4 PID调节器参数选择6.5 汽车巡航控制,(1)系统校正 在系统中增加一些元件和装置,以使系统达到所要求的性能指标 按照校正装置在系统中的连接方式,控制系统的校正方式有四种,即串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正. 串联校正:一般接在系统误差测量点之后和放大器之前,串联接于系统前向通道之中。 反馈校正:接在系统局部反馈通路中,6.1系统校正分类,3,前馈校正或顺馈校正,是在系统主反馈回路之外采用的校正方式。这种校正方式的作用相当于对给定值信号进行整形或滤波后,再送入系统;另一种前馈校正装置
2、接在系统可测扰动作用点与误差测量点之间,对扰动信号进行直接或间接测量,并经变换后接入系统,形成一条附加的对扰动影响进行补偿的通道。,4,复合校正方式是在反馈控制回路中,加入前馈校正通路,组成一个有机整体,有按扰动补偿的复合控制形式和按输入补偿的复合控制形式。,反馈矫正,模拟PID控制系统原理框图,6.2 模拟PID控制,PID控制原理,PID是一种线性控制器,它根据给定值rin(t)与实际输出值yout(t)构成控制方案:PID的控制规律为:,PID控制器各校正环节的作用如下:比例环节:成比例地反映控制系统的偏差信号e(t),偏差一旦产生,控制器立即产生控制作用,以减小偏差。积分环节:主要用于
3、消除静差,提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数T,T越大,积分作用越弱,反之则越强。 微分环节:反映偏差信号的变化趋势,并能在偏差信号变得太大之前,在系统中引入一个有效的早期修正信号,从而加快系统的动作速度,减少调节时间。,PID控制原理,以二阶线性传递函数为被控对象,进行模拟PID控制。在信号发生器中选择正弦信号,仿真时取Kp60,Ki1,Kd3,输入指令为 其中,A1.0,f0.20Hz 被控对象模型选定为:,连续系统的基本PID仿真,连续系统PID的Simulink仿真程序,连续系统的基本PID仿真,连续系统的模拟PID控制正弦响应,连续系统的基本PID仿真,PID校正的特
4、点,(1)对被控对象的模型要求低,在模型完全未知的情况下,也能进行校正;(2)校正方便,P、I、D作用相互独立,最后以求和出现,可以任意改变其中的某一校正规律,提高了使用的灵活性;(3)适应范围较广,一般的校正装置受原系统参数变化的影响较大,而PID适应范围要广的多,在一定的变化区间内,仍有很好的校正效果。,常见PID控制方法,连续系统的数字PID控制离散系统的数字PID控制增量式PID控制(步进电机)积分分离PID控制抗积分饱和PID控制:进入饱和区后,不进行积分项累加梯形积分PID控制变速积分PID分段PID模糊PID,按模拟PID控制算法,以一系列的采样时刻点kT代表连续时间t,以矩形法
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