【正文】 線性系統(tǒng)的干擾抑制與消除成為控制理論與應(yīng)用的一個研究熱點(diǎn)。 系統(tǒng)空 載、帶載聯(lián)調(diào)，再對 PID參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，直至滿足要求。 確定微分時間常數(shù) dK 微分時間常數(shù)一般不用設(shè)定，為 0 即可。記錄此時的 iK ，設(shè)定 PID 的積分時間常數(shù)常數(shù)為 iK 當(dāng)前值的 150%180%。比例增益 pK 調(diào)試完成。一般來說，比例主要用于偏差的“粗調(diào)”，保證系統(tǒng)的“穩(wěn)”，積分和微分則主要用于偏差的“細(xì)調(diào)”，分別保證系統(tǒng)的“準(zhǔn)”和“快” 確定比例增益 pK 確定比例增益 pK 時，首先去掉 PID 的積分項(xiàng)和微分項(xiàng)，一般是令 0?iK 、 0?dK ， PID 為純比例調(diào)節(jié)。 PID參數(shù)調(diào)整的一般步驟 從三個環(huán)節(jié)可以看出， 3個參數(shù) pK iK dK 的值直接決定了一個控制系統(tǒng)的好壞。這就是說，在控制器中引入“比例 ” 項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“ 微分”項(xiàng)，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例 +微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。 微分（ D） 控制 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。因此，比例 +積分（ PI） 控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。積分項(xiàng)對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項(xiàng)會增大。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這 個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)。有靜差的情況下有利于減少靜差，但 P 值過大會使系統(tǒng)有比較大的超調(diào)，并產(chǎn)生震蕩。對應(yīng)答性、穩(wěn)定性影響很大， 當(dāng)僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。在很多情況下，并不一定需要全部三個單元，可以取其中的一到兩個單 元，但比例控制單元給定量 被控量 SKd pK 控制對象 傳感器 SKi/ 反饋信號 9 是必不可少的。其輸入 )(te 與輸出 )(tu 的關(guān)系為 )(tu = )/)(*)()(/1)( 0 dttdeKdeKteK dtip ?? ? ?? 因此它的傳遞函數(shù)為： )*)*/(11()(/)()( sKsKKsEsUsG dip ???? 其中 pK 為比例系數(shù)； iK 為積分時間常數(shù)； dK 為微分時間常數(shù)。 PID 控制器簡單易懂，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而成為應(yīng)用最為廣泛的控制器。 PID 控制原理這個理論和應(yīng)用自動控制的關(guān)鍵是，做出正確的測量和比較后，如何才能更好地糾正系統(tǒng)。反饋理論的要素包括三個部分：測量、比較和執(zhí)行。也就是， PID 參數(shù)可以根據(jù)過程的動態(tài)特性及時整定。 PID參數(shù)整定技術(shù)是為了處理 PID 參數(shù)整定這個問題而產(chǎn)生的， PID 參數(shù)整定的方法很多，但往往難以實(shí)現(xiàn)或不很理想，在精度與速度的折中及對象的使用范圍上常常難以令人滿意。 2 PID 控制器的工作原理 與特點(diǎn) PID控制的特點(diǎn) PID 控制器由于結(jié)構(gòu)簡單、易于調(diào)整等優(yōu)點(diǎn)，至今仍廣泛應(yīng)用于控制領(lǐng)域。隨著復(fù)雜對象、復(fù)雜環(huán)境和復(fù)雜目標(biāo)等自動控制系統(tǒng)所面臨的系統(tǒng)復(fù)雜性問題日益突出，傳統(tǒng)的 PID 參數(shù)整定方法已不能滿足復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)控制需要，而 PID 參數(shù)整定技術(shù)是為了處理 PID 參數(shù)整定這個問題而產(chǎn)生的。 PID 控制器的特點(diǎn)決定了其參數(shù)的選擇和整定對控制器的性能優(yōu)劣至關(guān)重要。 基于干擾觀測器的控制在工程中也被稱作“估計器”和“濾波器”，它可以用來消除反饋控制中的相位延遲，減少昂貴傳感器的使用并且能夠?qū)崿F(xiàn)對誤差的實(shí)時估計。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，對控制的適時性與精度要求越來越高，被控對象也越來越復(fù)雜，單純采用常規(guī) PID 控制器已不能滿足系統(tǒng)的要求，因此出 現(xiàn)了許多新的控制方法，如智能控制（包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等）、預(yù)測控制、專家控制，非線性控制、自適應(yīng)控制等，將這些新的控制方法與傳統(tǒng)的 PID 控制相結(jié)合可以得到意想不到的控制效果。 此項(xiàng)研究的應(yīng)用前景和學(xué)術(shù)價值 PID 控制對大多數(shù)的工業(yè)控制對象都能達(dá)到較好的控制效果。 PID 控制，實(shí)際中也有 PI 和 PD 控制。 當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時，控制理論的其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用 PID 最為方便。 在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器 控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱 PID調(diào)節(jié)。同時，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。一些處于世界領(lǐng)先地位的自動化儀表公司對 PID 的發(fā)展做出過重要貢獻(xiàn)，甚至可以說 PID 控制器完全是在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用中被發(fā)明并逐步完善起來的。在革新階段， PID 控制器已經(jīng)發(fā)展成為一種魯棒的、可靠的、易于應(yīng) 用的控制器。 PID 控制思想逐漸明確，首先出現(xiàn)了調(diào)節(jié)方式類似于 BangBang 繼電控制，精度較低，控制器的形式是 P 和 PI， 30 年代發(fā)現(xiàn)了微分作用，它能直觀地實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，與先期提出的比例和積分作用成為主要的調(diào)節(jié)部件，從而使 PID 具備了現(xiàn)在的基本形式。 20 世紀(jì) 30 年代晚期微分控制的加入標(biāo)志著 PID 控制成為一種標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)，也是 PID 控制兩個發(fā)展階段的分水嶺。 黑體三號空一行 黑體三號空一行 7 基于干擾觀測器的 PID 控制設(shè)計 1 引言 PID控制的發(fā)展 PID 控制歷史悠久，生命力旺盛，并以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)控制中發(fā)揮巨大作用。 Times New Roman 體小四號，兩個關(guān)鍵詞之間空兩個字符 5 6 目 錄 摘要 .................................................................. 1 外文頁 ???????????????????????????????? 11 1 序言 ................................................................ 1 2 ***************** ................................................... 2 **************** ................................................. 2 **************** ................................................. 2 **************** .............................................. .. 3 **************** ............................................... 3 ***************** .............................................. 3 ******************* ............................................ 4 3 ****************** .................................................. 4 *********** ....................................................... 5 ******