【正文】 овки параметра направлять и практически цель установки рабочего пара метра контроля системы улучшения, дирижировала родственное исследование в виду алгоритма установки проекта закон кривого реакции также, как своя осуще ствимость применения, работа и сводка результата следующим образом: Выдер жка характерный параметр использующ MATLAB оборудует автоматическое имитации mK 、 T и ? , после этого используют установку формулы установки шага ZN автоматическую, установка оставляют регулятору PID параметра, вво дят алгоритм управления типа увеличения для того чтобы сформировать закры тый курс потом, причиняют результат представить pK , iT , dT ,Кривый спада. III Окончательно анализирует свой. Подтвердил влияние установки метода кривого реакции через исследование имитации для того чтобы быть лучше чем влияние установки правила большого пальца руки, также метод было удобно, имеет более объем применения . Эта статья дирижировала исследование имитации в виду предметы шага, продолжала этот метод и правило большого пальца руки окончательно пока занное сравнение, алгоритму установки кривого реакции перегоняет правило большого пальца руки, своя способность сильно. Ключевое слово: Регулятор PID。 Помеха。 在 PID控制中 ， 一個(gè)關(guān)鍵的問題便是 PID參數(shù)的整定。只要對象數(shù)學(xué)模型精確 ，且是非時(shí)變的 ， 其整定的參數(shù)可以固定不變 ， 控制效果一般能滿足要求。 在工業(yè)控制實(shí)際中 ， 針對那些非線性、大時(shí)變、大延遲等控制對象 ， 不僅要求 PID參數(shù)的整定不依賴于對象數(shù)學(xué)模型 ， 而且要求 PID參數(shù)能在線調(diào)整 ， 以滿足實(shí)時(shí)控制的要求。 1. 2 PID 參數(shù)整定技術(shù)的研究現(xiàn)狀 隨著微處理機(jī)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字智能式控制器的實(shí)際應(yīng)用 ， 尤其是隨著現(xiàn)代控制理論 (諸如智能控制、自適應(yīng)模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)等 )研究和應(yīng)用的發(fā)展與深入 ， 為控制復(fù)雜無規(guī)則系統(tǒng)開辟了新途徑。 自適應(yīng) PID控制吸收了自適應(yīng)控制與常規(guī) PID控制兩者的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí) ， 它又有常規(guī) PID控制器結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性好、可靠性高、為現(xiàn)場工作人員和設(shè)計(jì)工程師們所熟悉的優(yōu)點(diǎn)。 專家自適應(yīng) PID控制的實(shí)質(zhì)是基于受控對象和控制規(guī)律的各種知識(shí) ， 并以智能的方式利用這些知識(shí)來設(shè)計(jì) PID控制器 。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID控制是以一種簡單計(jì)算、處理單元 (即模仿人腦神經(jīng)元 )為節(jié)點(diǎn) ， 采用某種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)成的活性網(wǎng)絡(luò) (可以用來描述任意非線性系統(tǒng) )，構(gòu)成具有 PID控制作用的單神經(jīng)元自適應(yīng) PID控制器或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) PID控制器 。 1. 3 PID 參數(shù)整定的存在問題與展望 PID控制算法是迄今為止最通用的控制策略。一個(gè)好的 3 整定方法應(yīng)該基于合理地考慮以下特性的折衷 :負(fù)載千擾衰減 ， 測量噪聲效果 ， 過程變化的魯棒性 ， 設(shè)定值變化的響應(yīng) ， 所需模型 ， 計(jì)算要求等。我們也需要那些盡管需要更多 的信息及計(jì)算量 ， 但能給出較好性能的較復(fù)雜的方法。 (1) 將魯棒控制思想引入 PID參數(shù)整定 ， 可以使所設(shè)計(jì)的 PID控制器適應(yīng)生產(chǎn)過程中不確定性變化的能力增強(qiáng)。二是在不確定性范圍內(nèi)系統(tǒng)性沒有綜合考慮 ， 一致性差。運(yùn)用 AI(人工智能 )， NN(人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) )， FL(模糊邏輯 )，EC(進(jìn)化計(jì)算 )， C MAC(小腦模型 )等原理與傳統(tǒng) PID控制器融合可以開發(fā)各種性能的先進(jìn)控制器 ， 如模糊控制器與 PID控制器構(gòu)成的雙模態(tài)控制器就是其中的典型 ， 模糊控制器仿人作用完成粗調(diào) ， 使系統(tǒng)接近穩(wěn)態(tài)點(diǎn) 。 4 第 2 章 常用控制器參數(shù)整定算法 PID參數(shù)的最優(yōu)整定是在一定的控制目標(biāo)私被控過程已經(jīng)確定的情況下 ， 為使過程控制系統(tǒng)的某些被控量的 暫態(tài)性能滿足規(guī)定的性能準(zhǔn)則 ， 達(dá)到 PID參數(shù)值之間的最優(yōu)組合。為了得到更好的控制效果 ， 使被控對象工作在較好的狀態(tài) ， 必須對其參數(shù)進(jìn)行有效的整定 ??10 。理 想 PID控制算式如式 ??11 ： 設(shè)廣義對象 ： 1)( ?? ?TseKsG soo? () 其廣義對象特性可歸結(jié)為 oK ， T和 ? 三個(gè)參數(shù)值。 閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)總增益為 pK ， oK ,在其他條件相同時(shí) ， oK 大時(shí) ， 則 pK 應(yīng)選擇小一些 。 (2) 廣義對象的動(dòng)態(tài)參數(shù) 。同時(shí) ?Ti和 ?Td 應(yīng)選取適當(dāng)?shù)臄?shù)值 ， 常取 Ti =2， dT =。 首先按純比例作用進(jìn)行閉環(huán)調(diào)試 ， 選定的 pK 值 ， 在此基礎(chǔ)上再引入 Ti 和 dT 。引入積分作用后 ， pK 應(yīng)比單純比例時(shí)減小 10%左右。 dT 過小 ， 效果不顯著 。引入 D作用后 ， pK 可比純比例作用時(shí)增加一些。 (4) 衰減比 n的選取。 2. 2 臨界比例度法 臨界比例度法 又稱 Ziegler— Nichos方法 (Z— N法 )。它是通過整定 ， 使被控變量過渡過程出現(xiàn)等幅振蕩 ， 首先將控制器的積分作用和微分作用全部除去 ， 從而得到臨界比例度 cK和和 臨界 振蕩周期 cT 值 ， 然后由 cK 和 cT 值 ， 用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出控制器的各最佳參數(shù)值 ??12 。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中 ， 置控制器的 ??Ti , 0?dT ， 在純比例作用下 ， 加一個(gè)干擾作用 ， 使比例度 pK由大到小做逐漸改變 ， 觀 察記錄曲線 ， 直至系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩曲線 ， 并記錄下此時(shí)的 臨界比例度 cK 和和 臨界振蕩周期 cT 值。整定公式： pK = cK ； Ti = ； dT = () (3) 把比例度 pK 放在比計(jì)算值稍大一些的數(shù)值上 ， 再把 Ti 置于計(jì)算值上。如果必要 ， 可作微小的調(diào)整。 2. 3 衰減振蕩法 在一些不允許或不能得到等幅振蕩的地方 ， 可考慮采用修正方法 —— 衰減振蕩法。具體方法如下 ??13 ： (1) 在閉環(huán)控制系統(tǒng)中 ， 先置控制器 ,0?Ti ??dT 作純比例控制 ， 選定某一放大的比例度數(shù)值。 (2) 按照經(jīng)驗(yàn)整定公式來確定 P1D控制器的最佳參數(shù)值。 1pT （ ） 特點(diǎn)：此方法是對臨界比例度法的改進(jìn) ， 二者的特點(diǎn)相似 ， 此方法的缺點(diǎn)是有時(shí)衰減比讀不清楚。它的基本思想是 ， 在控制系統(tǒng)中設(shè)置 兩種模態(tài)：測試模態(tài)和調(diào)節(jié)模態(tài)。如果系統(tǒng)的測試發(fā)生變化 ， 則需要重新進(jìn)入測試模態(tài)進(jìn)行測試 ， 測試完成之后 ， 再回到調(diào)節(jié)模態(tài)進(jìn)行控制。調(diào)節(jié)過程 結(jié)束后 ， 系統(tǒng)切換到 PID控制。完全在閉環(huán)條件下完成 ， 因此對擾動(dòng)不靈敏 ， 由于振蕩幅度可控 ， 因此應(yīng)用于大多數(shù)工業(yè)中。由于系統(tǒng)本身存在的非線性 ， 會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生幾個(gè)振蕩點(diǎn) ， 無法獲得整定所需信息 ? ?15,14 。它由三個(gè)部分組成：一是確定理想模式的狀態(tài)變量 ， 建立模式狀態(tài)變量表達(dá)式；二是在線辨識(shí)能表達(dá)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的特征值 ， 即狀態(tài)變量；三是根據(jù)實(shí)際模式和理想模式的差異 ， 按照一定規(guī)律調(diào)整 PID參 數(shù)。其實(shí)質(zhì)是將 PID 控制 8 器與被控對象相連組成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng) ， 觀察該系統(tǒng)對設(shè)定值階躍響應(yīng)或擾動(dòng)響應(yīng) ， 將實(shí)測的響應(yīng)模式與理想的響應(yīng)模式相比較 ， 決定如何整定 PM 參數(shù)。當(dāng)由于擾動(dòng)或設(shè)定值變化引起控制偏差幅度超過整定閩值 (設(shè)為兩倍的噪聲帶 )時(shí) ， 算法啟動(dòng) ， 并開始監(jiān)視響應(yīng)曲線。在搜索第二個(gè)峰值前 ， 控制器對第一個(gè)峰值進(jìn)行核實(shí) ， 這時(shí)處于“檢驗(yàn)1”狀態(tài)。一旦峰值 I 被確認(rèn) ， 控制器將用同樣的方法探測、檢驗(yàn)峰值 2 和峰值 3。最優(yōu)控制理論的應(yīng)用 ， 加上計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算能力 ， 賦予了 PID參數(shù)優(yōu)化這樣的多變量最優(yōu)化問題新的生命力 ，PID控制器的最優(yōu)化整定方法是針對特定的系統(tǒng)建立數(shù)學(xué)模型 ， 運(yùn)用諸如最速下降法等各種數(shù)值解法按照一定的性能指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。加權(quán)二次型性能指標(biāo) ， 主要用于多變量系統(tǒng)的最優(yōu)化。實(shí)際工程應(yīng)用時(shí) ， 只需根據(jù)實(shí)際過程特性 ， 帶入經(jīng)驗(yàn)公式即可計(jì)算最優(yōu) PID參數(shù)。但運(yùn)用數(shù)值最優(yōu)化方法必須建立較精確的數(shù)學(xué)模型 ， 且對模型的要求比較嚴(yán)格 ， 一般要求在解空間連續(xù)可導(dǎo) 。而且某種數(shù)值解法通常只對某一類問題適用 ， 對于不同的系統(tǒng) ， 需要根據(jù)系統(tǒng)的特性選擇合適的方法 ??16 。其部分原因是由于缺乏相關(guān)的知識(shí)或是對過程缺乏了解 。而且針對過程進(jìn)行試驗(yàn)意味著要消耗生產(chǎn)時(shí)間和原材料。 設(shè)置合適的控制器參數(shù) ， 是提高控制系統(tǒng)品質(zhì)指標(biāo)的主要因素。 本章將介紹一種響應(yīng)曲線法 ， 此方法簡單 ， 計(jì)算方便 ， 容易掌握。響應(yīng)曲線法的整定時(shí)間較常規(guī)整定法大大縮短 ， 同時(shí)過程在調(diào)節(jié)試驗(yàn)期間振蕩過程 較少 ， 比 經(jīng)驗(yàn) 整定方法有更廣泛的應(yīng)用范圍。其控制規(guī)律為 dt tdeTKdtteTKteKtu dptipp )()()()( 0 ??? ? () 或?qū)懗蓚鬟f函數(shù)形式 ???????? ?????? s sTsTTTKsTsTKsG idiipdip 1)11()( 2 () 式中 pK 比例系數(shù) 。 dT 微分時(shí)間常數(shù)。因此 ， 12 通過選擇 pK ， iT ， dT 可使控制量中的三個(gè)部分合理組合 ， 從而達(dá)到控制的目的。 (2) 積分環(huán)節(jié)主要用于消除靜差 ， 提高系統(tǒng)的無差度。 iT 越大 ， 積分作用越弱 ， 反之則越強(qiáng)。 3. 3 詳細(xì)設(shè)計(jì) 被控對象的選擇 用測試法建立被控對象的 數(shù)學(xué)模型 ， 首先的問題就是選定模型的結(jié)構(gòu)。 整定算法的設(shè)計(jì) 當(dāng)對象的輸入量作階躍變化時(shí) ， 其輸出量是隨時(shí)間而變化的曲線 ， 則稱為階躍響應(yīng)曲線。它是基于過程的開環(huán)特性即對象特性來整定 PID參數(shù)的工程方法。其響應(yīng)曲線圖為： 圖 響應(yīng) 曲線圖 14 從響應(yīng)曲線的拐點(diǎn) A（曲線的 2階導(dǎo)數(shù) =0）作一切線 ， 分別交時(shí)間軸于 B點(diǎn)以及最終穩(wěn)定值水平線于 C點(diǎn) ， 在過 C點(diǎn)