先進(jìn)pid控制算法研究-全文預(yù)覽
【正文】 。)。r39。)。 %畫圖xlabel(39。r39。error_2=error_1。u_1=u(k)。end % 判斷u(k)函數(shù)值，如果u(k)=110，就令u(k)=110u_5=u_4。kd=。 %判斷：如果error(k)的絕對(duì)值在10—20之間， else beta=。 %判斷：如果error(k)的絕對(duì)值在30—40之間， elseif abs(error(k))=20amp。 %差分方程ei=ei+error(k)*ts。 for k=1:1:200 %采樣比，在1—200，且跨幅為1之間采樣time(k)=k*ts。y_3=0。u_4=0。)。zoh39。 %定義時(shí)間%Delay plant定義延遲函數(shù)sys=tf([1],[60,1],39。 saturation。5結(jié)語 本文對(duì)積分分離、變速積分和不完全微分三種先進(jìn)PID控制算法進(jìn)行了深入的剖析，并通過MATLAB仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這三種由常規(guī)PID改進(jìn)而來非標(biāo)準(zhǔn)PID控制算法切實(shí)解決了常規(guī)PID控制難以解決的飽和問題，充分顯示了先進(jìn)PID控制較常規(guī)PID控制的先進(jìn)性。不完全微分PID控制仿真結(jié)果如圖42，普通PID控制仿真結(jié)果如圖43： 圖42 不完全微分PID控制輸入輸出信號(hào) 圖43 普通PID控制輸入輸出信號(hào) 結(jié)論對(duì)比較m=1與m=2的圖可得知，常規(guī)PID控制的調(diào)節(jié)時(shí)間、超調(diào)量等都高于不完全微分PID控制系統(tǒng)，采用不完全微分PID控制能有效地克服偏差干擾帶來的不良影響。采樣周期為20ms。 U(s))E(s) 圖41 不完全微分法一結(jié)構(gòu)圖其傳遞函數(shù)為： （）將上式離散化為： （）現(xiàn)在推導(dǎo)的表達(dá)式： （）將其寫成微分方程： （）假設(shè)采樣時(shí)間為Ts，將上式離散化為： （）令則有： （）其中。對(duì)于時(shí)間常數(shù)T較大的系統(tǒng)，幾乎起不到微分作用，因而不能達(dá)到超前控制誤差的目的。抑制比例和微分飽和的另一種辦法是采用不完全微分，即將過大的控制量分多次執(zhí)行，以避免出現(xiàn)飽和現(xiàn)象。當(dāng)給定值發(fā)生很大躍變時(shí)，比例項(xiàng)和微分項(xiàng)計(jì)算出的控制增量可能較大，甚至越限，這樣就使一部分增量信息沒有執(zhí)行，造成控制效果不理想，這就是比例和微分飽和。仿真程序見附錄。 而當(dāng)偏差在 B到( A + B) 之間時(shí)，則累積記入的是部分當(dāng)前值，其值在0和|e(k)|之間，隨|e(k)|的大小而變化，其速度在與之間。變速積分法的基本思路是設(shè)法改變積分項(xiàng)的累加速度，使其與偏差的大小相適應(yīng):偏差較大時(shí)，積分作用減弱，偏差較小時(shí)，積分作用增強(qiáng)。如果只進(jìn)行PD控制，會(huì)使控制出現(xiàn)余差。當(dāng)被控量與設(shè)定值偏差較大時(shí)，刪除積分作用，以使不至過大。輸入信號(hào)yd(k)=40，控制器輸出限制在[110,110]。 積分分離PID算法基本設(shè)計(jì)思想是當(dāng)偏差值大于一定值時(shí)，不進(jìn)行積分而采用PD控制，避免過大的超調(diào)，又使系統(tǒng)有較快的響應(yīng)。在普通PID控制中，積分的作用在于消除穩(wěn)態(tài)誤差以提高控制精度。積分分離法和變速積分法解決了積分飽和的問題，明顯降低了系統(tǒng)的超調(diào)量。許多原來在模擬PID控制器中無法解決的問題，運(yùn)用計(jì)算機(jī)就可以解決。所以我們選擇的的時(shí)候不可一概而論，如果精度要求高、動(dòng)作比較快的場(chǎng)合用位置算法，如電力電子變換器的控制。它只需要保持三個(gè)采樣時(shí)刻的偏差值。為此人們?cè)谖恢檬降幕A(chǔ)上發(fā)明了增量式PID控制算法。要用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)連續(xù)系統(tǒng)中的模擬PID控制規(guī)律，就要對(duì)其進(jìn)行離散化處理，變成數(shù)字PID控制器。這個(gè)導(dǎo)數(shù)表示了誤差信號(hào)的改變速度，也會(huì)對(duì)系統(tǒng)的改變作出反應(yīng)。誤差值是過去一段時(shí)間的誤差和。PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用如下：比例環(huán)節(jié)：代表了現(xiàn)在的信息，即時(shí)地、成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)。PID控制的過程為：控制系統(tǒng)將輸入值與輸出值做差，得到系統(tǒng)偏差，對(duì)偏差進(jìn)行比例、積分和微分運(yùn)算，再將處理后結(jié)果相加得到總控制量，再對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，構(gòu)成PID控制器。在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，由于受到參數(shù)整定方法的限制，常規(guī)PID控制器往往整定不良、性能欠佳，對(duì)運(yùn)行工況的適應(yīng)性很差，這就極大的限制了傳統(tǒng)PID控制器的應(yīng)用。簽名： 導(dǎo)師簽名： 日期： 基于MATLAB的先進(jìn)PID算法研究溫 峰（安陽師范學(xué)院 物理與電氣工程學(xué)院 河南 安陽 455002）摘 要： 本文選取積分分離、變速積分和不完全微分三種非標(biāo)準(zhǔn)PID控制算法為代表，簡(jiǎn)要介紹了先進(jìn)PID控制算法的原理及實(shí)現(xiàn)過程，闡述了常規(guī)PID控制算法的局限性，并分析了幾種先進(jìn)PID控制與常規(guī)的PID控制的不同。安陽師范學(xué)院本科學(xué)生畢業(yè)論文基于MATLAB的先進(jìn)PID算法研究 作 者 系（院） 物理與電氣工程學(xué)院 ?！ I(yè) 電氣工程及自動(dòng)化 年 級(jí) 2011 級(jí) 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 高 相 銘 日 期 2015年5月 第 2 頁學(xué)生誠信承諾書本人鄭重承諾：所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。簽名： 日期： 論文使用授權(quán)說明本人完全了解安陽師范學(xué)院有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留送交論文的復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。 隨著科技進(jìn)步，人們對(duì)控制品質(zhì)要求也越來越高。2 常規(guī)PID控制 PID控制系統(tǒng)主要由被控對(duì)象和控制器兩部分組成。微分 積分 被控對(duì)象 比例 c(t)r(t)－+ + +
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