二自由度PID課件

二自由度PID算法(2DOF-PID)

二自由度PID算法2DOF-PID概述一、2DOF-PID的基本概念二、2DOF-PID的特點三、2DOF-PID的研究與應用2DOF-PID概述一、2DOF-PID的基本概念一、2DOF-PID的基本概念常規(guī)PID控制方案因其良好的控制性能，目前仍然是工業(yè)過程控制中采用最多的控制形式。由于常規(guī)PID只能設定一種控制參數，所以又稱為一自由度PID控制(1DOF)。這種方法存在著一定的局限性，只能較好地滿足其中的一種特性，若整定好抗擾性能的參數值，則系統設定值的跟隨性能較差，或者按跟隨特性進行調節(jié)器參數整定，則抗擾動性能變差。一、2DOF-PID的基本概念常規(guī)PID控制方案因其良好的為了解決這個問題，HorowitzIM在1963年提出了二自由度PID(2DOF)的概念。所謂二自由度PID控制就是對外擾抑制特性和目標跟隨特性兩種參數分別獨立地進行調整，使它們同時達到最佳，克服一自由度的缺點，提高系統的控制品質。為了解決這個問題，HorowitzIM在1963年提出了二普通PID控制算法方框圖二自由度PID控制算法方框圖普通PID控制算法方框圖二自由度PID控制算法方框圖從方框圖可推導出，在采用二自由度PID控制算法時，系統輸出對給定的響應如式4，常規(guī)PID的響應如式5：從方框圖可推導出，在采用二自由度PID控制算法時，系統輸出對二、2DOF-PID特點1、在式(4)的傳遞函數中有一項Ga，從式(1)可知，Ga是一個以

λ為可變參數的濾波器,該濾波器有以下兩個作用：①具有低通濾波的效果。λ值的取值范圍是0~1，當λ值逐漸增大時,濾波器的低通濾波特性將越來越強，當λ=1時目標濾波器的傳遞函數變成

，這是一個典型的一階慣性環(huán)節(jié)，即是一個典型的低通濾波器。②具有抑制超調的特性。隨著λ值增大，其抑制超調的作用將越加明顯，假設某一控制對象為二階系統

，T1、T2的值約為20~30s，P=10%，I=15s，d=0。在不同λ值時對給定值的階躍響應過渡過程曲線下圖所示。二、2DOF-PID特點1、在式(4)的傳遞函數中有一項Ga二自由度PID課件2、其微分環(huán)節(jié)采用了不完全微分的微分先行所謂不完全微分是指在微分環(huán)節(jié)TdS中加了一個

的低通濾波器。微分信號的引入可以改善系統的動態(tài)特性,但可能會引入高頻干擾,加入了一階慣性環(huán)節(jié)后可有效抑制高頻干擾。比較式（1）和式（2）發(fā)現，二自由度PID算法的分子項中的控制算法為GPI(s)，無微分作用；而普通PID算法的分子項中的控制算法為(GPI(s)+GD(s)).所謂微分先行是指微分環(huán)節(jié)只對輸出量進行微分而不對給定值微分,其優(yōu)點是當給定值變化時（給定值變化通常會比較劇烈），由于沒有微分可以避免系統可能產生的振蕩；而當輸出發(fā)生變化時（輸出變化通常比較緩和），由于加入微分可以縮短過渡過程，從而改善系統動態(tài)響應。2、其微分環(huán)節(jié)采用了不完全微分的微分先行綜上所述，二自由度控制算法的核心是其對給定值的響應和對擾動的響應采用了不同的控制算法，這也是二自由度名稱的由來。對于給定值，控制算法是一個目標濾波器加比例積分算法，這樣可以有效抑制超調；對于擾動，控制算法是一個采用了不完全微分的比例積分微分算法，這樣可以有效改善系統動態(tài)響應。綜上所述，二自由度控制算法的核心是其對給定值的響應和對擾動的三、2DOF-PID的相關研究理論研究二自由度PID控制器優(yōu)化設計儀器儀表學報一種二自由度PID控制器參數整定方法清華大學學報（自然科學版）一種基于粒子群算法的2DOF-PID控制器優(yōu)化設計機械設計與制造神經元二自由度PID控制器參數的MATLAB優(yōu)化福州大學學報一種基于模糊邏輯的二自由度PID的實現太原理工大學學報PID控制器參數整定方法及其應用研究浙江大學碩士學位論文基于遺傳算法的系統建模與PID控制方法研究武漢大學碩士學位論文實際應用研究二自由度PID的一種工程實現

西安科技大學學報基于PLC的二自由度PID控制算法研究及應用

計算機測量與控制交流永磁同步電機二自由度PID控制電氣傳動三、2DOF-PID的相關研究理論研究《二自由度PID的一種工程實現》采用可編程調節(jié)器實現二自由度PID控制。根據控制組態(tài)圖編程，在整定好抑制擾動為最佳的情況下，進行設定值發(fā)生變化和抗擾動性能試驗。下圖是常規(guī)PID控制和二自由度PID控制時系統的跟隨特性和抗擾動特性曲線對比圖，圖中“O”和“*”分別表示常規(guī)PID控制和二自由度PID控制的響應曲線?？煽闯鲇枚杂啥萈ID控制能夠滿足系統的“抗擾性能最佳”（右圖）和“跟隨性能最佳”（左圖），優(yōu)于常規(guī)PID控制?！抖杂啥萈ID的一種工程實現》采用可編程調節(jié)器實現二自由度《基于PLC的二自由度PID控制算法研究及應用》采用基于PLC的二自由度PID控制算法在聚合反應系統上投運，工作正常，控制效果穩(wěn)定可靠，具有很好的實用和推廣價值?！督涣饔来磐诫姍C二自由度PID控制》針對交流永磁同步電機伺服系統對指令跟蹤性和抗擾性要求高的特點，設計出一個目標值濾波器二自由度PID控制器，實現跟蹤與抗擾的雙優(yōu)系統，能有效抑制電機在低俗時產生的轉速脈動問題?！痘赑LC的二自由度PID控制算法研究及應用》采用基于PL二自由度PID課件傳統PID與二自由度PID仿真結果對比圖傳統PID與二自由度PID仿真結果對比圖謝謝謝謝二自由度PID算法(2DOF-PID)

二自由度PID算法2DOF-PID概述一、2DOF-PID的基本概念二、2DOF-PID的特點三、2DOF-PID的研究與應用2DOF-PID概述一、2DOF-PID的基本概念一、2DOF-PID的基本概念常規(guī)PID控制方案因其良好的控制性能，目前仍然是工業(yè)過程控制中采用最多的控制形式。由于常規(guī)PID只能設定一種控制參數，所以又稱為一自由度PID控制(1DOF)。這種方法存在著一定的局限性，只能較好地滿足其中的一種特性，若整定好抗擾性能的參數值，則系統設定值的跟隨性能較差，或者按跟隨特性進行調節(jié)器參數整定，則抗擾動性能變差。一、2DOF-PID的基本概念常規(guī)PID控制方案因其良好的為了解決這個問題，HorowitzIM在1963年提出了二自由度PID(2DOF)的概念。所謂二自由度PID控制就是對外擾抑制特性和目標跟隨特性兩種參數分別獨立地進行調整，使它們同時達到最佳，克服一自由度的缺點，提高系統的控制品質。為了解決這個問題，HorowitzIM在1963年提出了二普通PID控制算法方框圖二自由度PID控制算法方框圖普通PID控制算法方框圖二自由度PID控制算法方框圖從方框圖可推導出，在采用二自由度PID控制算法時，系統輸出對給定的響應如式4，常規(guī)PID的響應如式5：從方框圖可推導出，在采用二自由度PID控制算法時，系統輸出對二、2DOF-PID特點1、在式(4)的傳遞函數中有一項Ga，從式(1)可知，Ga是一個以

λ為可變參數的濾波器,該濾波器有以下兩個作用：①具有低通濾波的效果。λ值的取值范圍是0~1，當λ值逐漸增大時,濾波器的低通濾波特性將越來越強，當λ=1時目標濾波器的傳遞函數變成

，這是一個典型的一階慣性環(huán)節(jié)，即是一個典型的低通濾波器。②具有抑制超調的特性。隨著λ值增大，其抑制超調的作用將越加明顯，假設某一控制對象為二階系統

，T1、T2的值約為20~30s，P=10%，I=15s，d=0。在不同λ值時對給定值的階躍響應過渡過程曲線下圖所示。二、2DOF-PID特點1、在式(4)的傳遞函數中有一項Ga二自由度PID課件2、其微分環(huán)節(jié)采用了不完全微分的微分先行所謂不完全微分是指在微分環(huán)節(jié)TdS中加了一個

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西安科技大學學報基于PLC的二自由度PID控制算法研究及應用

計算機測量與控制交流永磁同步電機二自由度PID控制電氣傳動三、2DOF-PID的相關研究理論研究《二自由度PID的一種工程實現》采用可編程調節(jié)器實現二自由度PID控制。根據控制組態(tài)圖編程，在整定好抑制擾動為最佳的情況下，進行設定值發(fā)生變化和抗擾動性能試驗。下圖是常規(guī)PID控制和二自由度PID控制時系統的跟隨特性和抗擾動特性曲線對比圖，圖中“O”和“*”分別表示常規(guī)PID控制和二自由度PID控制的響應曲線。可看出用二自由度PID控制能夠滿足系統的“抗擾性能最佳”（右圖）和“跟隨性能最佳”（左圖），優(yōu)于常規(guī)PID控制?！抖杂啥萈ID的一種工程實現》采用可編程調節(jié)器實現二自由度《基于PLC的二自由度PID控制算法研究及應用》采用基于PLC的二自由度