先進(jìn)pid控制算法研究-展示頁
2024-08-20 02:42本頁面
【正文】 差較大時，刪除積分作用，以使不至過大。采用分段積分分離PID控制仿真結(jié)果如圖31，采用普通PID控制仿真結(jié)果如圖32。輸入信號yd(k)=40，控制器輸出限制在[110,110]。 積分分離PID控制的具體實(shí)現(xiàn)步驟是： 根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)定閾值，； 當(dāng)時，采用PD控制，可避積分積累； 當(dāng)時，采用PID控制，保證控制精度。 積分分離PID算法基本設(shè)計思想是當(dāng)偏差值大于一定值時，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)。 在數(shù)字PID控制中，位置式PID控制就存在積分飽和的問題。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。3對積分項(xiàng)的改進(jìn)在實(shí)際控制系統(tǒng)中，由于執(zhí)行元件自身物理特性的約束，執(zhí)行器的完全可控只能在一定的范圍內(nèi)，因此要求計算輸出的控制量及其變化率在一定的范圍內(nèi)，應(yīng)滿足 （31）式中， 為控制器允許輸出變化率的最大值。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。對微分環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，不完全微分法、微分先行法、帶死區(qū)的法等。許多原來在模擬PID控制器中無法解決的問題，運(yùn)用計算機(jī)就可以解決。常規(guī)PID控制器普遍存在積分飽和、超調(diào)量大以及由于微分作用對高頻干擾的敏感而導(dǎo)致的系統(tǒng)失穩(wěn)等缺點(diǎn)。所以我們選擇的的時候不可一概而論，如果精度要求高、動作比較快的場合用位置算法，如電力電子變換器的控制。在手動一自動切換時沖擊小，控制方式轉(zhuǎn)換時可以平穩(wěn)過渡。它只需要保持三個采樣時刻的偏差值。由式（24）遞推可得，第k1次采樣時： （25）將式（24）與式（25）兩式相減得： （26）則增量算式為 （27）式中：為積分時間常數(shù)，為微分時間常數(shù)。為此人們在位置式的基礎(chǔ)上發(fā)明了增量式PID控制算法。 其控制系統(tǒng)如圖22所示： PID控制算法D/A被控對象執(zhí)行機(jī)構(gòu)yd(t)+ － 圖22 數(shù)字PID控制系統(tǒng)方框圖 這種PID控制被稱為位置式PID控制算法。要用計算機(jī)實(shí)現(xiàn)連續(xù)系統(tǒng)中的模擬PID控制規(guī)律，就要對其進(jìn)行離散化處理，變成數(shù)字PID控制器。缺點(diǎn)就是對噪聲干擾有放大作用。這個導(dǎo)數(shù)表示了誤差信號的改變速度，也會對系統(tǒng)的改變作出反應(yīng)。缺點(diǎn)就是加入積分調(diào)節(jié)會使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動態(tài)響應(yīng)變慢。誤差值是過去一段時間的誤差和。缺點(diǎn)是穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。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，即時地、成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號。常見模擬PID控制系統(tǒng)如圖21所示。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，再對被控對象進(jìn)行控制，構(gòu)成PID控制器。為了不斷滿足工業(yè)過程控制的各種要求，人們不斷利用計算機(jī)對PID控制器的算法進(jìn)行改進(jìn)，而對常規(guī)PID控制算法的改進(jìn)就稱之為先進(jìn)PID。在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場中，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。關(guān)鍵詞： PID控制；數(shù)字控制；飽和現(xiàn)象； 1引言PID控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一，由于其算法簡單、魯棒性好和可靠性高的顯著優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于過程控制和運(yùn)動控制中，在工業(yè)控制領(lǐng)域中占有非常重要的地位。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。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。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) 電氣工程及自動化 年 級 2011 級 學(xué) 號 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。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含為獲得安陽師范學(xué)院或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書所使用過的材料。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。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證主要采用MATLAB仿真的方式，使用M語言編程實(shí)現(xiàn)各種PID控制進(jìn)行對比，論證先進(jìn)PID控制較常規(guī)PID控制的優(yōu)越性。 隨著科技進(jìn)步，人們對控制品質(zhì)要求也越來越高。計算機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用使這種狀況有所改變。2 常規(guī)PID控制 PID控制系統(tǒng)主要由被控對象和控制器兩部分組成。PID控制是基于對偏差“過去”、“現(xiàn)在”和“未來”信息估計的一種線性控制算法。微分 積分 被控對象 比例 c(t)r(t)－+ + + 圖21 PID控制方框圖 圖21中，PID控制器的輸出是系統(tǒng)誤差分別經(jīng)過各環(huán)節(jié)處理后線性組合的關(guān)系，表達(dá)式如下: (21)其傳遞函數(shù)形式通常為: (22)式中，是比例增益，是積分時間常數(shù)，是微分時間常數(shù)。偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減少偏
公司管理相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1