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本课件为《计算机控制技术》课程的第4章常规及复杂控制技术（二），围绕积分项的改进、带死区的PID控制算法（续）与工程实现展开讲解，逐页呈现原理框图、接口电路与程序示例，并给出完整文字版，便于按章节检索与课后复习。
第16讲第
1 积分项的改进
措施：(1)积分分离(2)抗积分饱和(3)梯形积分(4)消除积分不灵敏区积分的作用？消除稳态误差（残差）。
(1)积分分离对于PID控制：当有较大的干扰或大幅度改变给定值时，由于系统的惯性和滞后，在积分累积项的作用下，往往会产生较大的超调和长时间的波动。特别对于温度、成份等变化缓慢的过程，这一现象更为严重。 采用积分分离措施：当时，采用PD控制；当时，采用PID控制。
合理选择积分分离阈值β：若β值过大，达不到积分分离的目的；若β值过小，一旦被控量y(t)无法跳出各积分分离区，只进行PD控制，将会出现残差。
(2)抗积分饱和因长时间出现偏差或偏差较
(2)抗积分饱和：积分饱和：当执行机构已到极限位置，仍然不能消除偏差时，由于积分作用，尽管PID差分方程式所得的运算结果继续增大或减小，但执行机构已无相应的动作。积分饱和势必使超调量增加，控制品质变坏。防止积分饱和的措施：可对计算出的控制量u(k)限幅，同时，把积分作用切除掉。若以8位D/A为例，则有当u(k)＜00H时，取u(k)=00H，采用PD控制；当00H≤u(k)≤FFH时，采用PID控制；当u(k)＞FFH时，取u(k)=FFH，采用PD控制。
(3)采用梯形积分提高计算精度矩形积分：梯形积分
(4)消除积分不灵敏区积分不灵敏区：当计算机的运行字长较短，采样周期T也短，而积分时间TI又较长时，积分项ΔuI(k)容易出现小于字长的精度而作为“零”处理，此积分作用消失。【举例】某温度控制系统，温度量程为0至1275℃，A/D转换为8位，并采用8位字长定点运算。设KP=1,T=1S,TI=10s,e(k)=50℃，得如果偏差e(k)＜50℃，则ΔuI(k)＜1，计算机就作为“零”将此数丢掉，控制器就没有积分作用。只有当偏差达到50℃时，才会有积分作用。
(4)消除积分不灵敏区消除积分不灵敏区的
微分作用对于克服系统的惯性：减少超调、抑制振荡起着重要的作用。但是在数字PID调节器中，微分调节作用并不是很明显，甚至没有调节作用。数字PID位置控制算法中的微分项为当e（k）为阶跃函数时，微分项输出依次为KPTD/T,0,0,…仅在第一个周期起调节作用，对于时间常数较大的系统，其调节作用很小，不能达到超前控制误差的目的。而且在第一个周期微分作用太大，在短暂的输出时间内，执行器达不到应有的相应开度，会使输出失真。
对于频率较高的干扰：信号又比较敏感，容易引起控制过程振荡，降低调节品质，因此，需要对微分项进行改进。主要有以下两种方法：(1)不完全微分PID控制算法(2)微分先行PID控制算式
(1)不完全微分PID控制算法在PID控：制输出串联一阶惯性环节，构成不完全微分PID控制器。一阶惯性环节Df(s)的传递函数为作用：消除高频干扰，延长微分作用的时间。
(1)不完全微分PID控制算法作用：消除高频干扰，延长微分作用的时间。如何来实现的呢？
推导控制算法
由①②联立可得
(2)微分先行PID控制算式为了避免给定：值的升降给控制系统输出带来冲击，如超调量过大，调节阀动作剧烈，可采用微分先行PID控制方案。2.微
3 时间最优PID控制最大值原理是庞特里：(Pontryagin)于1956年提出的一种最优控制理论。用最大值原理可以设计出控制变量只在｜u(t)｜≤1范围内取值的时间最优控制系统。在工程上，设｜u(t)｜≤1都只取±1两个值，而且依照一定法则加以切换。使系统从一个初始状态转到另一个状态所经历的过渡时间最短，这种类型的最优切换系统，称为开关控制(Bang-Bang控制)系统。
3 时间最优PID控制常用的控制方法是：g-Bang控制与PID控制相结合，这种控制方式在给定值升降时特别有效。具体形式为：应用开关控制（Bang-Bang控制）让系统在最短过渡时间内从一个初始状态转到另一个状态；再应用PID来保证线性控制段内的定位精度。
这是一个非线性控制系统：。死区ε是一个可调参数，其具体数值可根据实际控制对象由实验确定。ε太小，使调节过于频繁，达不到稳定被调节对象的目的；ε太大，则系统将产生很大的滞后；ε=0，即为常规PID控制。
本讲结束：本页为本讲内容的收束页。
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