Handbook Of Pi And Pid Controller Tuning Rules pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Aidan O'Dwyer

出品人:

页数:624

译者:

出版时间:2009-6

价格:$ 227.00

装帧:

isbn号码:9781848162426

丛书系列:

图书标签:

• PID控制
• Pi控制
• 控制系统
• 自动控制
• 过程控制
• 控制工程
• 工业自动化
• 参数整定
• 控制理论
• 反馈控制

PID 控制器实用指南：理论、设计与应用 本书是一本关于比例-积分-微分（PID）控制器理论、设计与应用的全面实用指南。PID 控制器作为工业自动化领域中最普遍、最基础的控制算法，在解决各种工程问题中发挥着至关重要的作用。无论您是自动化工程师、过程控制专家，还是希望深入理解反馈控制原理的学生，本书都将为您提供宝贵而实用的知识。 核心内容概述： 本书旨在为读者构建一个坚实的 PID 控制理论基础，并在此基础上，详细介绍如何有效地设计、整定和应用 PID 控制器以解决实际工程挑战。我们避免了过于抽象的数学推导，而是着重于概念的清晰阐释和实际操作的指导，力求让读者能够快速上手，并将所学知识应用于实际系统中。 第一部分：PID 控制器基础理论 反馈控制系统导论： 章节将从反馈控制系统的基本概念入手，介绍其构成要素（传感器、控制器、执行器、被控对象），并阐述反馈控制的核心优势——提高系统的鲁棒性、稳定性和精确性。我们将用通俗易懂的语言解释开环控制与闭环控制的区别，以及为什么反馈控制在大多数工业应用中是必不可少的。 PID 控制器原理详解： 这是本书的核心章节之一。我们将深入剖析 P（比例）、I（积分）、D（微分）三个控制分量的作用机理。 比例（P）控制： 解释比例控制如何根据当前误差的大小来产生控制输出，以及其优点（响应快）和缺点（可能存在稳态误差）。我们将通过图示和实例展示比例增益 ($K_p$) 对系统响应的影响，例如过大的 $K_p$ 可能导致振荡。 积分（I）控制： 阐述积分控制如何消除稳态误差，以及其工作原理——累积过去的误差。我们将详细讲解积分时间 ($T_i$) 或积分增益 ($K_i$) 对系统响应的影响，例如过大的积分作用可能导致超调和响应变慢。 微分（D）控制： 介绍微分控制如何预测未来误差的变化，从而抑制超调并提高稳定性。我们将讨论微分时间 ($T_d$) 或微分增益 ($K_d$) 的作用，以及其对噪声敏感的问题，并探讨如何通过滤波等方法来缓解。 PID 控制器的数学模型： 尽管本书侧重于实用性，但对 PID 控制器的基本数学表达式进行说明是必要的。我们将介绍连续时间域和离散时间域的 PID 控制算法表达式，包括位置型和增量型 PID。这有助于读者理解不同控制算法在实际实现中的差异。 PID 控制器的性能指标： 为了评估和比较不同 PID 参数下的系统性能，我们将详细介绍关键的性能指标，如： 响应时间（Rise Time）： 衡量系统从初始状态达到设定值附近所需的时间。 超调量（Overshoot）： 衡量系统输出值超过设定值多少。 调节时间（Settling Time）： 衡量系统输出值稳定在设定值附近某个允许误差范围内的总时间。 稳态误差（Steady-State Error）： 系统达到稳态后，输出值与设定值之间的持续差值。 稳定性（Stability）： 确保系统在受到扰动后不会失控或产生不可控的振荡。 第二部分：PID 控制器设计与整定方法 系统辨识与建模基础： 在设计 PID 控制器之前，了解被控对象（被控系统）的特性至关重要。本章将介绍一些基础的系统辨识方法，帮助读者初步了解系统的动态行为，例如如何从实验数据中估计系统的增益、时间常数和延迟等参数。我们将重点介绍一些简化的建模方法，使其易于理解和应用。 经验性整定方法： 这部分内容是本书的实践核心。我们将介绍一系列经过验证且广泛应用的 PID 整定方法，它们通常不需要复杂的数学模型，可以直接在实际系统中进行操作。 齐格勒-尼科尔斯（Ziegler-Nichols）整定法： 详细介绍齐格勒-尼科尔斯方法的第一和第二种整定规则，包括临界增益法和延时法。我们将提供详细的操作步骤、计算公式和表格，并讨论其优缺点以及适用范围。 临界阻尼法： 介绍如何通过调整参数使系统达到临界阻尼状态，从而在响应速度和稳定性之间取得良好平衡。 试凑法（Manual Tuning）： 介绍工程师在实际操作中最常使用的试凑法。我们将提供一套系统的试凑步骤，指导读者如何根据系统响应的特征（如超调、振荡、响应速度）逐步调整 $K_p$、$T_i$、$T_d$ 参数。我们将强调在试凑过程中应注意的事项，例如一次只调整一个参数。 基于模型的整定方法（简要介绍）： 为了提供更全面的视角，本章还将简要介绍一些基于系统模型的整定方法，例如基于根轨迹、频率响应（如波特图）的方法。这些方法通常需要更精确的系统模型，但可以提供理论上的最优解。我们将强调这些方法的理论背景，并说明在何种情况下更适合采用这些方法。 PID 参数整定的注意事项： 详细讨论在实际整定过程中可能遇到的问题和需要注意的细节，例如： 执行器饱和： 控制器输出超出执行器能力范围时，会导致系统性能下降。 测量噪声： 传感器测量到的噪声会影响控制器的D项，可能导致控制信号的剧烈变化。 死区（Deadband）： 执行器或传感器中存在的死区如何影响控制性能。 非线性系统： PID 控制器在非线性系统中的局限性以及可能的改进方法。 参数变化： 被控对象参数随时间变化时，PID 参数可能需要调整。 第三部分：PID 控制器的实际应用与进阶 PID 控制器的实现方式： 介绍 PID 控制器在不同硬件和软件平台上的实现方式，包括： 模拟 PID 控制器： 简要提及模拟 PID 控制器的原理（虽然在现代工业中较少使用），帮助理解其基本构成。 数字 PID 控制器： 详细介绍在微控制器、PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分布式控制系统）等数字系统中实现 PID 控制的常用算法，包括采样周期、离散化等概念。 软件实现： 在上位机或 SCADA 系统中实现 PID 控制的软件框架。 PID 控制器的常用改进算法： 针对 PID 控制器在某些特定工况下的不足，介绍一些常用的改进算法，以进一步提升控制性能： 抗积分饱和（Anti-windup）算法： 详细解释积分饱和现象，并介绍几种常见的抗积分饱和实现方法，例如限幅法、条件积分法。 变积分增益（Gain Scheduling）PID： 介绍如何根据系统的工作点或某些状态变量动态调整积分增益，以适应系统参数变化。 带前馈（Feedforward）的 PID 控制： 阐述前馈控制的概念，以及如何与 PID 控制结合，以更快地响应外部扰动。 模糊 PID 和神经网络 PID（简要介绍）： 简要介绍这些智能控制方法与传统 PID 的区别，以及它们在复杂或模型未知系统中的潜在优势。 PID 控制器的典型应用案例分析： 通过一系列贴近实际的工程案例，展示 PID 控制器在不同领域的成功应用。我们将深入分析每个案例中被控对象的特点、面临的控制挑战以及如何选择和整定 PID 参数以达到预期性能。案例可能包括： 温度控制系统： 如工业炉、反应釜的温度控制。 压力控制系统： 如锅炉、管道的压力调节。 流量控制系统： 如液体、气体流量的稳定。 液位控制系统： 如水箱、储罐的液位保持。 运动控制系统（简要提及）： 如电机速度控制、位置控制。 PID 控制器的高级主题与发展趋势： 多回路 PID 控制： 介绍如何设计和整定多个相互关联的 PID 控制回路，以实现更复杂的控制目标。 PID 控制器的自适应性： 讨论如何实现 PID 参数的自动整定和在线调整，以应对系统参数的动态变化。 与其他控制策略的集成： 简要介绍 PID 控制器如何与其他先进控制策略（如模型预测控制 MPC）相结合，以克服各自的局限性。 PID 控制器的未来展望： 探讨 PID 控制器在人工智能、物联网等新技术浪潮下的发展方向和应用前景。 本书的特点： 强调实用性： 大量篇幅用于介绍直观易懂的整定方法和实际操作技巧。 案例丰富： 结合实际工程案例，帮助读者理解理论在实践中的应用。 图文并茂： 通过大量的图表和示意图，清晰地阐释复杂的概念。 语言通俗： 避免冗长的数学公式，用简洁明了的语言解释核心原理。 循序渐进： 从基础概念到高级应用，逐步引导读者掌握 PID 控制技术。 谁应该阅读这本书？ 过程控制工程师： 在化工、电力、冶金、制药等行业从事过程控制的工程师。 自动化工程师： 负责设计、实施和维护自动化系统的工程师。 电气工程师和机械工程师： 需要将控制器集成到其设计的系统中的工程师。 系统集成商： 负责将不同设备和系统集成为整体解决方案的专业人员。 高校学生： 学习自动控制、过程控制、机电一体化等相关专业的学生。 技术爱好者： 对反馈控制原理和实际应用感兴趣的读者。 通过本书的学习，您将能够： 深刻理解 PID 控制器的核心原理及其 P、I、D 三个分量的作用。 掌握多种实用的 PID 控制器整定方法，并能根据实际情况进行选择。 有效地诊断和解决 PID 控制系统中的常见问题。 独立设计和实现 PID 控制器，并优化其性能。 将 PID 控制技术应用于各种工业生产和自动化场景。 本书将成为您解决实际工程问题、提升控制系统性能不可或缺的参考工具。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆