(2)积分分离法
积分分离法的设计思想是：在PID算法中，当误差小到进入某误差带后才把积分项加入到输出中，否则将积分增量舍弃。这种控制算法既保持了积分的作用，又可使超调量大幅度降低，从而使得控制性能有较大改善，保证了系统无静差，又使系统有足够的稳定性。
采用积分分离法后，显著降低了被控变量的超调量和过渡过程时间，使得控制系统的性能有了较大改善。
2.不完全微分PID控制算法
PID控制中的微分项使系统相位超前，从而提高了截止频率和系统的快速性，也增加了系统的阻尼，提高了系统的动态品质。从PID的标准算式可知当有阶跃信号输入时，微分输出急剧增加，即引入了高频干扰，特别是对较高频率的噪声和干扰，微分项最为敏感，使PID算式中的微分项很大，容易引起控制过程振荡，出现微分饱和现象。为了克服这一点，在数字调节器中往往串入低通滤波器(一阶惯性环节)来抑制高频干扰。
在误差e为单位阶跃信号时PID控制器输出各分量的动态变化过程。
图6-21数字P|D调节器的控制作用
普通的数字PID调节器在单位阶跃输入时，微分作用只有在第一个周期里起作用，不能按照偏差变化的趋势在整个调节过程中起作用。并且微分作用在第一个采样周期里作用很强，容易溢出；采用不完全微分的PID控制器输出的微分分量开始冲击比完全微分情况下的小，但持续时间长，微分作用能在各个周期里按照偏差变化的趋势，均匀地输出，这样不但能抑制高频干扰，真正起到微分作用，还改善了系统的性能。不完全微分数字PID克服了普通PID控制的缺点，这是由于对微分项进行一阶滞后滤波，使微分项更平滑的结果。
在不完全微分情况下，降低了最大输出，拖长了作用时间，避免了饱和现象，使“微分能力”得到充分发挥。
尽管不完全微分PID较之普通PID的算法复杂，但是，由于其具有良好的控制特性,因此使用越来越广泛。
3.带死区的PID控制算
有些系统，为了避免控制动作过于频繁，可采用带死区的PID，带死区的PID实际上是非线性控制系统。
6.2.4 PID算式参数整定
模拟PID控制器，经过多年的应用和发展，在理论与经验相结合的基础上已形成一些有效的PID参数整定方法，比如经验法、衰减曲线法、临界比例度法和响应曲线法。按照模拟-离散法设计的数字PID控制器要求采样周期T足够小，比对象的时间常数小得多，这样的数字控制器与模拟PID调节器的性能很相近，其算式也十分相似，因此可以模仿模拟PID调节器的参数整定方法对数字PID控制器的参数进行整定。
数字PID算式参数整定主要是确定采样周期T。对一个结构和控制算式的形式已定的控制系统，控制质量的好坏主要取决于选择的参数是否合理。对于简单的系统，可以采用理论计算的方法确定这些参数。但是对于较为复杂的系统，用理论计算的方法就困难了。常用工程的方法对参数进行整定，较为常见的工程方法是扩充临界比例度法和扩充阶跃曲线法(也称扩充响应曲线法)，如果经验丰富也可用试凑法。
1.采样周期T的选择
采样周期的选择应视具体对象而定，从数字PID控制器对连续PID调节器的模拟精度考虑，采样周期越小越好。但采样周期小，控制器占用计算机的时间就长，增加了系统的成本。因此采样周期的选择应综合考虑各方面因素，反应快的控制回路要求选用较短的采样周期，而反应缓慢的回路可以选用较长的采样周期。实际选用时，应注意下面几点:
①保证信号不失真。采样周期应比对象的时间常数小得多，否则采样信息无法反映瞬变过程。采样频率应远大于信号变化频率。按香农( Shannon)采样定理，为了不失真地复现信号的变化，采样频率至少应为有用信号最高频率的2倍，实际工程上采样频率取用信号频率的4~10倍。采样频率的选取还与所用设计方法有关，采用直接数字设计法，可用较大的采样周期。但若采用模拟-离散设计法，则要求采样周期小。
即使在模拟-离散设计方法中，不同的离散化方法，对采样频率的要求也不同。塔斯廷法允许采样周期大一些，而其他几种离散化方法必须采用较小的采样周期。
②要保证执行机构完成必要的动作。每种执行机构对控制信号有一定的要求。比如，步进电动机是用脉冲控制。但它对脉冲宽度有一定要求。若脉冲太窄，步进电动机不能动作。或者一个采样刷期内步进电动机还没走完一步，又送来走下一步的控制信号，这将会使步进电动机失步。在这种情况下，采样周期不能太小。
③应保证控制器对扰动做出及时的反应。对于恒速系统，如果电动机轴受一个外力矩的干扰(扰动)，控制器应该能及时产生一个控制信号来抵消外力矩以保证电动机转速不变。若扰动频率较高，而采样周期长，那么控制器就不能及时检测到扰动信号，从而发出控制信号。这样电动机的转速就要产生波动，使扰动频率增高，这时应选用较小的采样周期，反之可以选用较大的采样周期。
④要考虑对象的动态特性。当系统纯滞后占主导地位时，采样周期应按纯滞后大选取，并尽可能使纯滞后时间接近或等于采样周期的整数倍。
实际上，用理论计算来确定采样周期存在一定困难，如信号最高频率、噪声干扰源频率都不易确定。
未完待续！
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