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1、2021/7/21,计算机控制系统工程实现,1,第六章 计算机控制系统中的控制策略(4)Control Strategy of Computer System,Department of Control Science &Engineering, Zhejiang University,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,2,第六节 Unit 6,控制策略的工程实现 The Implementation of Control Strategy in The Engineering Project,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,3,本节内容,给定值处理 被控量处理 偏差处理
2、 控制策略的实现 控制量处理 自动-手动切换,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,4,6-6 控制策略的工程实现,模拟PID与数字PID的异同 调节器本身及其功能的实现方式,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,5,6-6-1 给定值处理（1）,给定值处理包括 选择给定值SV 给定值变化率限制SR,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,6,6-6-1 给定值处理（2）,内给定状态：软开关CL/CR切向CL位置，选择操作员设置的给定值SVL 外给定状态：软开关CL/CR切向CR位置 SCC控制 串级控制 给定值变化率的限制 通过选择SR值防止给定值的突变,2021/7/21,
3、计算机控制系统工程实现,7,6-6-1 给定值处理（3）,给定值处理部分 3个输入量（SVL、SVC、SVS） 2个输出量（SV、CSV） 2个开关量（CL/CR、CAS/SCC） 1个变化率（SR） 为了方便控制算法程序调用这些量, 需要给每个回路的控制模块提供一段内存数据区, 用于存放以上变量。,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,8,6-6-2 被控量处理（1）,被控量处理部分 主要是出于对安全考虑的上下限报警 上限值为PH，上限报警状态为PHA； 下限值为PL，下限报警状态为PLA； 被控量为PV 当PVPH时，PHA为“1”； 当PVPL时，PLA为“1”。,2021/7/2
4、1,计算机控制系统工程实现,9,6-6-2 被控量处理（2）,被控量处理部分,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,10,6-6-2 被控量处理（3）,被控量处理部分 为平衡控制，有时需要对参与控制的被控量的变化率PR加以限制，且要取得适中。 被控量处理的数据区共需存放 1个输入量PV 3个输出量PHA、PLA和CPV 4个参数PH、PL、HY和PR。,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,11,6-6-3 偏差处理（1）,偏差处理 计算偏差、偏差报警、非线性补偿及输入补偿,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,12,6-6-3 偏差处理（2）,计算偏差 根据正/反作用方式开
5、关（D/R）计算偏差值DV。 偏差报警 当偏差的绝对值大于某个极限值DL时，则给出报警信息（报警状态DLA为“1”）,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,13,6-6-3 偏差处理（3）,非线性特性补偿 设置非线性 增益K，非线 性区-A至+A 实现非线性 PID控制或带 死区的PID控制。,K=0，带死区的PID K=1，正常PID 0K1时，则为非线性PID,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,14,6-6-3 偏差处理（4）,输入补偿 由ICM决定偏差DVC与输入补偿量ICV之间的关系 当ICM=0，表示不考虑输入补偿； 当ICM=1，表示加补偿； 当ICM=2，表示减补
6、偿； 当ICM=3，表示置换补偿。,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,15,6-6-3 偏差处理（5）,输入补偿 利用加、减补偿，可以分别实现前馈控制与Smith纯滞后补偿控制。 偏差处理数据区 1个输入补偿量ICV 2个输出量DLA和CDV 2个状态量D/R和ICM 4个参数DL、-A、+A和K。,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,16,6-6-4 控制策略的实现（1）,由偏差进行控制算法计算并限幅,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,17,6-6-3 偏差处理（2）,计算偏差 根据正/反作用方式开关（D/R）计算偏差值DV。 偏差报警 当偏差的绝对值大于某个极限
7、值DL时，则给出报警信息（报警状态DLA为“1”）,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,18,6-6-3 偏差处理（3）,非线性特性补偿 设置非线性 增益K，非线 性区-A至+A 实现非线性 PID控制或带 死区的PID控制。,K=0，带死区的PID K=1，正常PID 0K1时，则为非线性PID,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,19,6-6-3 偏差处理（4）,输入补偿 由ICM决定偏差DVC与输入补偿量ICV之间的关系 当ICM=0，表示不考虑输入补偿； 当ICM=1，表示加补偿； 当ICM=2，表示减补偿； 当ICM=3，表示置换补偿。,2021/7/21,计算机控制
8、系统工程实现,20,6-6-3 偏差处理（5）,输入补偿 利用加、减补偿，可以分别实现前馈控制与Smith纯滞后补偿控制。 偏差处理数据区 1个输入补偿量ICV 2个输出量DLA和CDV 2个状态量D/R和ICM 4个参数DL、-A、+A和K。,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,21,6-6-4 控制策略的实现（1）,由偏差进行控制算法计算并限幅,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,22,6-6-4 控制策略的实现（2）,在控制策略的数据区，需要存放 各种控制参数 采样周期 微分方式DV/PV 控制量上限限值MH和下限限值ML 控制输出量Uk 递推计算所需的历史数据等,202
9、1/7/21,计算机控制系统工程实现,23,6-6-5 控制量的处理（1）,控制量实际输出前的处理 以扩展控制功能，实现安全平稳操作。,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,24,6-6-5 控制量的处理（2）,输出补偿 决定控制量Uk与输出补偿量OCV之间的关系 利用输入补偿与输出补偿，可以灵活地组成各种复杂的数字控制算法 变化率限制 MR的设置是为了限制控制量变化率 输出保持 FH/NH的状态一般来自系统的安全报警开关,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,25,6-6-5 控制量的处理（3）,安全输出 软开关FS/NS切向NS位置时，现时该的控制量等于预置的安全输出量MS。软
10、开关FS/NS状态一般也来自系统的安全报警开关。 控制量处理数据区存放量 输出补偿量OCV和补偿方式OCM 变化率限制值MR 软开关FH/NH和FS/NS 安全输出量MS，以及控制量CMV。,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,26,6-6-6 自动手动切换（1）,设置自动/手动切换部分的目的,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,27,6-6-6 自动手动切换（2）,自动/手动切换部分的功能 软自动/软手动 SA位置时，正常的自动状态 SM位置时，控制量直接由操作键盘或上位计算机给出，称为计算机手动 控制量限幅 对控制量US进行上、下限限幅 自动/手动 无平衡无扰动切换,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,28,6-6-6 自动手动切换（3）,自动/手动 HA位置时，称为自动状态(HA状态)； HM位置，通过手操对执行机构进行遥控操作，称之为手动状态 无平衡无扰动切换 手动到自动 每个采样周期跟踪有关的数据 自动到手动,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,29,本章主要内容,数字滤波和数据处理 数字PID控制算法 基于数字PID控制的多回路控制系统 模型预测控制 模糊控制 控制策略的工程实现,2021/7/21,计算机控制系统工程实现,30,第六章 结束,The End,