由于计算机的运算是离散的,要想实现数字PID控制首先需要将连续函数进行离散化。
我们用误差的累加替代积分运算,用误差的差分代替微分运算,可得:
其中k为采样序列号(k=0,1,2,3......),e(k)为第k次采样时的误差值,e(k-1)为第k-1次采样时的误差值u(k)为第k次采样时控制量的输出值。在位置式PID中输出u(k)直接控制待控制对象,u(k)的值和控制对象是一一对应的关系。
从式2可以看出,位置式PID需要计算第k次和k-1次的误差,控制器会对偏差进行累加,这样会使得系统的运算量变大,占用内存过多,给计算机带来负担。
同时,控制器的每次输出u(k)都和过去的状态有关,u(k)的大幅变化会导致执行机构的状态大幅变化,系统抗干扰能力差。
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