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比较PID位置型控制算法和增量型控制算法的优缺点。
参考答案和解析
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 ) : 于是有: 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。 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 u 0 ,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 u 0 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。
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