廖禮江由模擬電路構(gòu)成PID控制器以與參數(shù)計(jì)算第一頁，共27頁。主要內(nèi)容1、PID控制原理2、PID參數(shù)整定3、PID參數(shù)整定實(shí)例4、PID參數(shù)整定的發(fā)展趨勢展望第二頁，共27頁。1、PID控制原理

第三頁，共27頁。PID參數(shù)整定分類（一）研究方法：基于頻域的PID參數(shù)整定方法和基于時域的PID參數(shù)整定方法發(fā)展階段：常規(guī)PID參數(shù)整定方法和智能PID參數(shù)整定方法被控對象個數(shù)：單變量PID參數(shù)整定方法和多變量PID參數(shù)整定方法控制量的組合形式：線性PID參數(shù)整定方法和非線性PID參數(shù)整定方法第四頁，共27頁。PID參數(shù)整定分類（二）1、辨識法（理論方法）2、規(guī)則法（工程方法）第五頁，共27頁。辨識法1、經(jīng)典1.1極點(diǎn)配置原理1.2零極點(diǎn)相消原理1.3幅相裕度法2現(xiàn)代2.1 最優(yōu)化方法2.2線性二次型指標(biāo)第六頁，共27頁。極點(diǎn)配置法Astrom在Wellstead工作的基礎(chǔ)上提出來的,它的出發(fā)點(diǎn)不是去極小化某一性能指標(biāo)函數(shù)(如使輸出誤差方差最小)以使閉環(huán)控制系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的響應(yīng),而是通過對閉環(huán)系統(tǒng)的極點(diǎn)按工藝要求進(jìn)行配置,來達(dá)到預(yù)期的控制目的。這種方法適用于二階或二階以下的對象,因?yàn)樵谟糜诙A或二階以下對象的情況時,由于在線辨識的參數(shù)不多,故能獲得期望的動態(tài)響應(yīng)。第七頁，共27頁。零極點(diǎn)相消原理是由Astrom首先提出的,它的基本思想是利用調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)中的零極點(diǎn)抵消被控對象傳遞函數(shù)的某些零極點(diǎn),從而使整個閉環(huán)系統(tǒng)工作在期望的狀態(tài)上。采用零極點(diǎn)相消原理,要求過程必須是二階加純滯后對象,而且要求傳遞函數(shù)的分子項(xiàng)中常數(shù)項(xiàng)不為零。第八頁，共27頁。幅相裕度法是利用幅值裕度和相角裕度整定PID參數(shù),這能使系統(tǒng)具有良好的控制性能和魯棒性能。第九頁，共27頁。性能指標(biāo)1/4衰減振蕩絕對誤差的積分最小誤差平方的積分最小時間與絕對誤差乘積的積分最小第十頁，共27頁。規(guī)則法1.1

試湊法1.2

臨界比例度法1.3

衰減振蕩法1.4

基于繼電反饋的自動整定法第十一頁，共27頁。臨界比例度法臨界增益Ku和臨界振蕩周期Tu。Ku和Tu是系統(tǒng)在純比例控制器作用下產(chǎn)生等幅振蕩時的比例增益和振蕩周期,P,PI,PID三種情況的參數(shù)整定值就是利用Ku,Tu由經(jīng)驗(yàn)公式求得的第十二頁，共27頁。臨界比例度法整定步驟第十三頁，共27頁。2.2 衰減振蕩法求取Ku,Tu時可讓系統(tǒng)作4∶1衰減振蕩來代替臨界等幅振蕩第十四頁，共27頁。BUCK變換器二次型最優(yōu)PID控制第十五頁，共27頁。第十六頁，共27頁。第十七頁，共27頁。第十八頁，共27頁。第十九頁，共27頁。第二十頁，共27頁。第二十一頁，共27頁。第二十二頁，共27頁。第二十三頁，共27頁。第二十四頁，共27頁。從仿真結(jié)果來看,采用二次型最優(yōu)PID控制,系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)的調(diào)整時間為0.017s;而常規(guī)PID控制曲線:超調(diào)量9.63%,上升時間0.00251s,調(diào)整時間0.015s。通過對比,明顯看出,同一受控對象,進(jìn)入穩(wěn)態(tài)的時間相差不大的情況下,二次型最優(yōu)PID實(shí)現(xiàn)無超調(diào)。第二十五頁，共27頁。PID參數(shù)整定的發(fā)展趨勢展望(1)先進(jìn)控制理論對PID整定的促進(jìn)作用.自適應(yīng)控制中的MRAS,STR模型適應(yīng)與調(diào)節(jié)器適應(yīng)思想可能導(dǎo)致非線性自適應(yīng)PID控制器.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值的在線學(xué)習(xí)有望擺脫P(yáng)I