改進PID控制算法

1、數(shù)字?jǐn)?shù)字PIDPID算法的改進算法的改進 常用數(shù)字常用數(shù)字PIDPID的幾種改進算法：的幾種改進算法： 積分分離積分分離PIDPID控制算法控制算法 遇限削弱積分遇限削弱積分PIDPID控制算法控制算法 不完全微分不完全微分PIDPID控制算法控制算法 微分先行微分先行PIDPID控制算法控制算法 帶死區(qū)的帶死區(qū)的PIDPID控制算法控制算法 1.1.積分分離積分分離PIDPID控制算法控制算法 現(xiàn)象：現(xiàn)象：一般的一般的PID,PID,當(dāng)有較大的擾動或大幅度改變設(shè)定值時，當(dāng)有較大的擾動或大幅度改變設(shè)定值時，由于短時間內(nèi)大的偏差，加上系統(tǒng)本身具有的慣性和滯后，在由于短時間內(nèi)大的偏差，加上系統(tǒng)本身

2、具有的慣性和滯后，在積分的作用下，將引出現(xiàn)起系統(tǒng)較大的超調(diào)，甚至是振蕩。積分的作用下，將引出現(xiàn)起系統(tǒng)較大的超調(diào)，甚至是振蕩。 人為設(shè)定一閾值人為設(shè)定一閾值 積分分離措施：積分分離措施：當(dāng)當(dāng) 時，即偏差比較大時，采用時，即偏差比較大時，采用PDPD控制控制當(dāng)當(dāng) 時，即偏差比較小時，采用時，即偏差比較小時，采用PIDPID控制控制總結(jié)：普通分離算法：大偏差時不積分總結(jié)：普通分離算法：大偏差時不積分積分積分“開關(guān)開關(guān)”控制控制( )e k( )e k 積分分離值的確定原則積分分離值的確定原則abcytPDPDPID圖 不同積分分離值下的系統(tǒng)響應(yīng)曲線 2. 2.遇限削弱積分遇限削弱積分PIDPID控制

3、算法控制算法 基本思想：基本思想：當(dāng)控制進入飽和區(qū)以后，便不再進當(dāng)控制進入飽和區(qū)以后，便不再進行積分項的累加，而只是執(zhí)行削弱積分的運算。行積分項的累加，而只是執(zhí)行削弱積分的運算。 方法：方法：在計算在計算u（k）時，先判斷）時，先判斷u（k-1）是否）是否 已已 超出限制值，超出限制值， 若若u（k-1）umax，則只累加負偏差；，則只累加負偏差； 若若u（k-1）umax，則累加正偏差。，則累加正偏差。 優(yōu)點：優(yōu)點：可以避免控制量長時間停留在飽和區(qū)?？梢员苊饪刂屏块L時間停留在飽和區(qū)。 3. 3.不完全微分不完全微分PIDPID控制算法控制算法問題引出：問題引出：1）對有高頻擾動的生產(chǎn)過程，微

4、分作用響應(yīng)過于）對有高頻擾動的生產(chǎn)過程，微分作用響應(yīng)過于敏感，敏感，易引起振蕩易引起振蕩，降低調(diào)節(jié)品質(zhì)；，降低調(diào)節(jié)品質(zhì)；2）執(zhí)行需要時間，而微分輸出短暫，結(jié)果是執(zhí)行）執(zhí)行需要時間，而微分輸出短暫，結(jié)果是執(zhí)行器器短時間內(nèi)達不到應(yīng)有開度短時間內(nèi)達不到應(yīng)有開度，使輸出失真。，使輸出失真。解決：解決：在在PID算法中加入一個一階慣性環(huán)節(jié)，構(gòu)成不完全微算法中加入一個一階慣性環(huán)節(jié)，構(gòu)成不完全微分分PID控制?？刂?。 PID PID輸出控制作用比較輸出控制作用比較4 4微分先行微分先行PIDPID控制算法控制算法問題引出：問題引出：給定值的升降會給控制系統(tǒng)帶來沖擊，如超調(diào)量過給定值的升降會給控制系統(tǒng)帶來沖擊

5、，如超調(diào)量過大，調(diào)節(jié)閥動作劇烈。大，調(diào)節(jié)閥動作劇烈。解決：解決：采用微分先行的采用微分先行的PID控制算法?？刂扑惴?。11piKTs11 0.1ddT sT s U s Y s R s( )y t( )r t微分先行微分先行PID控制算法和基本控制算法和基本PID控控制的不同之處在于：制的不同之處在于：微分，不對微分，不對微分微分這樣，在改變給定值時，輸出不會改變，而被這樣，在改變給定值時，輸出不會改變，而被控量的變化，通?？偸潜容^緩和的。控量的變化，通?？偸潜容^緩和的。只對輸出量只對輸出量給定值給定值注意：注意：這種輸出量先行微分適用于給定值頻繁這種輸出量先行微分適用于給定值頻繁升降的場合，

6、可以避免給定值升降時所引起的升降的場合，可以避免給定值升降時所引起的系統(tǒng)振蕩，明顯地改善系統(tǒng)的動態(tài)特性。系統(tǒng)振蕩，明顯地改善系統(tǒng)的動態(tài)特性。 該算法是在原該算法是在原PIDPID算法的前面增加一個不靈敏區(qū)的非線性環(huán)算法的前面增加一個不靈敏區(qū)的非線性環(huán)節(jié)來實現(xiàn)的，即節(jié)來實現(xiàn)的，即 式中，式中，s s為死區(qū)增益，其數(shù)值可為為死區(qū)增益，其數(shù)值可為0 0，0.250.25，0.50.5，1 1等，等，BkekesBkekekp)()()()()(注意：死區(qū)是一個非線性環(huán)節(jié)，不能象線性環(huán)節(jié)一樣隨便移到注意：死區(qū)是一個非線性環(huán)節(jié)，不能象線性環(huán)節(jié)一樣隨便移到PID控制器的后面控制器的后面。 5.5.帶死區(qū)的帶死區(qū)的PIDPID算法算法