深圳大學考試答題紙
(以論文、報告等形式考核專用)二○一四 ～二○一五 學年度第 2 學期
課程編号1700470001課程名稱計算機控制技術主講教師評分學 号姓名專業年級12測控技術與儀器教師評語：題目：數字PID控制算法的參數整定具有結構簡單、易于實作不依賴于數學模型、魯棒性好、适用面廣等優點，在工業控制中被廣泛采用。計算機控制系統的模拟化設計思想，将模拟PID控制算法離散化，得到等效的數字PID控制算法，并用計算機加以實作請文獻，PID控制器參數整定方法新發展，要求一種教材未提的整定方法注明文獻出處。
數字PID控制算法
1.1數字PID控制算法的含義
在計算機控制系統中，按偏差信号的比例、積分和微分進行控制的控制器稱為PID控制器，其控制規律稱為PID控制算法。PID控制算法具有結構簡單、易于實作、不依賴于數學模型、魯棒性強、使用面廣等優點，在工業工程控制系統中被廣泛應用。PID控制算法是目前技術最成熟、應用最為普遍的一種控制方法。
按照計算機控制系統的模拟化設計思想，将連續系統的模拟PID控制算法進行離散化處理，得到近似等效的數字PID控制算法，并用計算機加以實作，進而使PID控制算法具有更大的靈活性和适用性。
1.2标準數字PID控制算法
PID控制器是一種線性控制器，它将給定值與實際輸出值的偏差 的比例、積分和微分進行線性組合，形成控制量 輸出，如圖3-1所示。
圖3-1 PID控制器方框圖
是以，連續系統中PID控制器的傳遞函數為
(1-1)
PID控制規律為
(1-2)
其中， 為比例系數， 為積分時間常數， 為微分時間常數， 為PID控制器的輸入， 為PID控制器的輸出。
由式(1-1)和式(1-2)可知，PID控制器的輸出是由比例控制、積分控制和微分控制三項組成，三項在控制器中所起的控制作用互相獨立。是以，在實際應用中，根據被控對象的特性和控制要求，可以選擇其結構，形成不同形式的控制器，如比例(P)控制器，比例積分(PI)控制器，比例微分(PD)控制器等。這些控制器采用的是計算機控制系統模拟化設計方法，要用計算機實作連續系統中的模拟PID控制規律，就要對其進行離散化處理，變成數字PID控制器。在采樣周期遠小于信号變化周期時，可作如下近似：
(1-3)
式中，T為采樣周期，k=1，2，3...j...k為采樣序列。
PID控制規律：
(1-4)
将(1-3)帶入(1-4)中，有：
(1-5)
為了友善計算，将上式變為：
(1-6)
式中， e(k) 是數字PID控制器的輸入，為第 k 個采樣時刻的偏內插補點； u(k) 是 第k個采樣時刻數字PID控制器的輸出；
為積分系數。