1）技术成熟，通用性强

2）原理简单，易被人们熟悉和掌握 3）不需要建立数学模型 4）控制效果好 4．写出模拟PID控制规律

?1u(t)?KP?e(t)?TI??t0e(t)dt?TDde(t)??dt?5．什么是比例带（度）？积分时间？微分时间？

6．写出比例调节器控制规律并说明其特点

u(t)=Kp*e(t)+u0

特点：有差调节，只要偏差出现，就能及时地产生与之成比例的调节作用，具有调节及时的特点。

7．何谓积分作用？写出控制规律并说明其特点

积分作用是指调节器的输出与输入偏差的积分成比例的作用

特点：①无差调节； ②稳定性变差：积分引入了-90度相角。 8．写出微分调节器控制规律并说明其特点

tu(t)?S0?e(t)dt0de(t)u(t)?KPTDdt微分环节能反映偏差信号的变化趋势，并能在偏差信号值变得太大之前，在系统中引入

一个有效的早期修正信号，加快系统的动态响应速度，减小调整时间，同时可以减小超调量，克服振荡，使系统的稳定性提高从而改善系统的动态性能。 9．写出数字PID位置型控制算法计算公式。

?Tu(k)?KP?e(k)?TI??e(i)?TDi?0ke(k)?e(k?1)??T?9

10．写出数字PID增量型控制算法计算公式。并给出推导过程

?u(k)?u(k)?u(k?1)?KP?e(k)?e(k?1)??KIe(k)?KD?e(k)?2e(k?1)?e(k?2)?11．增量式控制算法有哪些优点？

（1)增量算法不需要做累加，控制量增量的确定仅与最近几次误差采样值有关，计算误差或计算精度问题，对控制量的计算影响较小。而位置算法要用到过去的误差的累加值，容易产生大的累加误差。

(2)增量式算法得出的是控制量的增量，例如阀门控制中、只输出阀门开度的变化部分，误动作影响小，必要时通过逻辑判断限制或禁止本次输出，不会严重影响系统的工作。而位置算法的输出是控制量的全量输出，误动作影响大。

(3)采用增量算法，易于实现手动到自动的无冲击切换。 12．写出位置型控制算法的递推算法 u(k)=u(k-1)+Δu(k)

=u(k-1)+q0e(k)+q1e(k-1)+q2e(k-2) 13．PID控制中对积分项可采取哪四种改进措施？

(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 14．积分分离措施怎样实现？

偏差e(k)较大时，取消积分作用；偏差e(k)较小时,将积分作用投入。 15．何谓积分饱和？如何处理积分饱和？

如果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，尽管计算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，这就称为积分饱和 当出现积分饱和时，势必使超调量增加，控制品质变坏。作为防止积分饱和的办法之一，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)=0 当u(k)＞FFH时，取u(k)=FFH16．产生积分不灵敏区的原因是什么？

由于计算机字长的限制，当运算结果小于字长所能表示的数的精度，计算机就作为“零”将此数丢掉。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，ΔuI(k)容易出现小于字长的精度而丢数，此积分作用消失，这就称为积分不灵敏区。

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17．为了消除积分不灵敏区，通常采取哪些措施？

①增加A/D转换位数，加长运算字长，这样可以提高运算精度。

②当积分项ΔuI(k)连续n次出现小于输出精度ε的情况时，不要把它们作为“零”舍掉，而是把它们一次次累加起来，直到累加值SI大于ε时，才输出SI，同时把累加单元清零 。 18．对微分项进行改进主要有哪两种方法？

(1)不完全微分PID控制算法 (2)微分先行PID控制算式 19．微分先行PID控制和标准PID控制的不同之处在什么地方？

只对被控量y(t)微分，不对偏差e(t)微分，这样，在改变给定值时，输出不会改变，而被控量的变化，通常是比较缓和的。这种输出量先行微分控制适用于给定值频繁升降的系统，可以避免给定值升降时所引起的系统振荡，明显地改善了系统的动态特性。 20．何为开关控制(Bang-Bang控制)系统

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 21．按简易工程法整定PID参数时有哪些方法？

(1)扩充临界比例度法 (2)扩充响应曲线法 (3)归一参数整定法 23. 根据模拟PID的控制算法，分别写出数字PID位置式和增量式算法。

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24 .数字PID位置式和增量式算法的各自特点是什么？

增量算法不需要做累加,位置算法要用到过去的误差的累加值,容易产生大的累加误差

增量算法得出的是控制量的增量,而位置算法的输出是控制量的全量输出,误动作影响大.

采用增量算法,易于实现手动到自动的无冲击切换.

25 .数字PID控制算法中，Kp、Ti、Td的物理调节作用分别是什么？

Kp为比例增益,能减小误差,但不能消除稳态误差,但Kp加大会引起系统不稳定. Ti为积分时间常数 只要有足够的时间,积分控制将能完全消除误差 但积分作用太强会使系统超调加大,甚至使系统出现振荡.

Td为微分时间常数 可以减小调整时间, 从而改变系统的动态性能. 26. 最少拍控制算法本质上是什么算法，为什么？

最少拍控制算法本质上是时间最优控制算法,因为最少拍控制算法是以系统的快速性

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为主要性能指标.

27 .最少拍控制算法的三种典型输入信号分别是什么？

三种典型输入信号分别是单位阶跃信号,单位速度信号,单位加速度信号 28 .最少拍控制算法的局限性是什么？

最少拍控制器对典型输入信号的适应性较差 第七章

1．什么是系统误差，有何特点？

系统误差:是指在相同条件下，经过多次测量，误差的数值(包括大小符号)保持恒定，或按某种已知的规律变化的误差。

特点：在一定的测量条件下，其变化规律是可以掌握的，产生误差的原因一般也是知道的。因此，原则上讲，系统误差是可以通过适当的技术途径来确定并加以校正的。 2. 给定值处理包括选择给定值SV和给定值变化率限制SR两部分。

3. 如何计算偏差，什么是偏差报警？

计算偏差：根据正／反作用方式(D／R)计算偏差DV，

当D／R=0，代表正作用，此时偏差DV=CPV-CSV

当D／R=1，代表反作用，此时偏差DV=CSV-CPV；

对于控制要求较高的对象，不仅要设置被控制量PV的上、下限报警，而且要设置偏差报警。 当偏差绝对值|DV|＞DL时，则偏差报警状态DLA为“1”。 4．什么叫无平衡无扰动切换？

所谓无平衡无扰动切换，是指在进行手动到自动或自动到手动的切换之前，无须由人工进行手动输出控制信号与自动输出控制信号之间的对位平衡操作，就可以保证切换时不会对执行机构的现有位置产生扰动。 5．如何选择A／D转换器的字长？

确定字长要考虑的因素是：输入信号x的动态范围和分辨率。 (1)输入信号的动态范围

n1?log2(1?xmax?xmin?)λ为转换当量

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