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计算机控制系统

4-1：在PID调节器中，参数Kp、Ki、Kd各有什么作用？他们对调节品质有什么影响？

(1) 比例系数kp对系统的性能具有重要影响：kp与系统的稳态误差呈反比关系，在kp增大的情况下能够降低系统的稳态误差并提高控制精度；但需要注意的是 kp无法完全消除稳态误差的影响。另一方面 kp的变化也会显著影响系统的动态性能：当kp增大会提升系统的快速响应能力；然而如果kp值偏高则容易引发振荡现象发生并且增加调节时间；当kp过大时容易使系统失稳；而当kp过小时则会导致系统的响应效率降低

(2)对稳态特性的影响：通过消除系统的稳态误差并提升控制精度来改善性能；然而，在参数Ti过大时会导致积分作用减弱从而无法进一步减小稳态误差。 对于动态特性而言：当参数Ti过小时可增强积分作用进而导致振荡次数增多；而当参数Ti过大时其对系统性能的影响较小；只有在选择合适的值时才能使系统的过渡过程表现得更为理想

(3)微分时间常数T_d：利用微分环节能够预设偏差以实现超前校正从而改善系统的动态性能当T_d过大时会产生较大的超调量并导致较长的调节时间相反地若T_d过小也会带来较大的超调量以及较长的调节时间因此需要选择合适的T_d值4-2分别说明数字PID中的位置型与增量型控制算法各自的特点并对比两者的优缺点

★★数字PID增量型较位置型由如下优点：★★

（1）增量型算法无需累加运算，在计算控制量时受误差或精度问题的影响较小；相比之下，在位置型算法中则需累计所有过去误差值，在切换过程中容易导致较大的累积误差。（2）增量型算法得到的是控制量的变化量（Δu），其受误动作的影响较小；而位置型算法直接输出完整的控制量值（u），因此受到误动作的影响较大。（3）增量型算法能够实现从手动至自动转换过程中的无冲击切换；而在位置型算法中，则容易出现信号丢失现象以及指令串入系统等问题导致较大的系统冲击。（4）：增量型算法依赖执行器具备记忆与累加能力配合完成控制任务。


4-4：什么叫积分饱和作用？它是怎样引起的，如何消除？

改写说明

使系统稳定性变差；小偏差时，投入积分作用，以便消除静差，提高控制精度。

优化积分项的累加速度以使其与偏差程度相关联，并且当偏差越大时积分类速减慢而当偏差越小时积分类速加快。

4-5：在数字PID中，采用周期T的选择要考虑哪些因素？

①要满足香农定理；(复现信号的基本条件：②采样周期要小，离散接近连续；

③采样时间必须远小于对象的时间常数；④在对象中被控变量的时间常数方面考虑时，应确保所选采样时间远低于对象扰动信号的时间常数；⑤当系统存在主要纯滞后现象时，则应在选择采样时间时使其接近或等于纯滞后时间整数倍分之一；⑥若选择的采样时间过短，则无法有效反映系统的动态特性；当执行机构的响应速度较缓慢时，则不宜选择过小的采样时间；在执行机构反应速度很慢的情况下，则需要适当增大采样间隔以保证控制效果

⑦采样周期的最小值是指计算机实现采样、运算以及输出三项功能所需的时间总和（仅适用于单回路系统）。4-6：阐述试凑法、扩充临界比例度法以及扩充响应曲线法用于整定PID参数的具体方法。

⑴试凑法整定PID参数的步骤：

较小的响应曲线其衰减比处于4:1至10:1之间