改进PID控制算法.ppt

数字数字PIDPID算法的改进算法的改进 常用数字常用数字PIDPID的几种改进算法：的几种改进算法：积分分离积分分离PIDPID控制算法控制算法 遇限削弱积分遇限削弱积分PIDPID控制算法控制算法 不完全微分不完全微分PIDPID控制算法控制算法 微分先行微分先行PIDPID控制算法控制算法 带死区的带死区的PIDPID控制算法控制算法 1.1.积分分离积分分离PIDPID控制算法控制算法 现象：现象：一般的一般的PID,PID,当有较大的扰动或大幅度改变设定值时，当有较大的扰动或大幅度改变设定值时，由于短时间内大的偏差，加上系统本身具有的惯性和滞后，在由于短时间内大的偏差，加上系统本身具有的惯性和滞后，在积分的作用下，将引出现起系统较大的超调，甚至是振荡。积分的作用下，将引出现起系统较大的超调，甚至是振荡。人为设定一阈值人为设定一阈值 积分分离措施：积分分离措施：当当 时，即偏差比较大时，采用时，即偏差比较大时，采用PDPD控制控制当当 时，即偏差比较小时，采用时，即偏差比较小时，采用PIDPID控制控制总结：普通分离算法：大偏差时不积分总结：普通分离算法：大偏差时不积分积分积分“开关开关”控制控制 积分分离值的确定原则积分分离值的确定原则图 不同积分分离值下的系统响应曲线 2.2.遇限削弱积分遇限削弱积分PIDPID控制算法控制算法 基本思想：基本思想：当控制进入饱和区以后，便不再进当控制进入饱和区以后，便不再进行积分项的累加，而只是执行削弱积分的运算。行积分项的累加，而只是执行削弱积分的运算。方法：方法：在计算在计算u（k）时，先判断）时，先判断u（k-1）是否）是否 已已 超出限制值，超出限制值，若若u（k-1）umax，则只累加负偏差；，则只累加负偏差；若若u（k-1）umax，则累加正偏差。，则累加正偏差。优点：优点：可以避免控制量长时间停留在饱和区。可以避免控制量长时间停留在饱和区。3.3.不完全微分不完全微分PIDPID控制算法控制算法问题引出：问题引出：1）对有高频扰动的生产过程，微分作用响应过于）对有高频扰动的生产过程，微分作用响应过于敏感，敏感，易引起振荡易引起振荡，降低调节品质；，降低调节品质；2）执行需要时间，而微分输出短暂，结果是执行）执行需要时间，而微分输出短暂，结果是执行器器短时间内达不到应有开度短时间内达不到应有开度，使输出失真。，使输出失真。解决：解决：在在PID算法中加入一个一阶惯性环节，构成不完全微算法中加入一个一阶惯性环节，构成不完全微分分PID控制。控制。PID PID输出控制作用比较输出控制作用比较4 4微分先行微分先行PIDPID控制算法控制算法问题引出：问题引出：给定值的升降会给控制系统带来冲击，如超调量过给定值的升降会给控制系统带来冲击，如超调量过大，调节阀动作剧烈。大，调节阀动作剧烈。解决：解决：采用微分先行的采用微分先行的PID控制算法。控制算法。微分先行微分先行PID控制结构图控制结构图微分先行微分先行PID控制算法和基本控制算法和基本PID控控制的不同之制的不同之处处在于：在于：微分，不微分，不对对微分微分这样这样，在改，在改变给变给定定值时值时，输输出不会改出不会改变变，而被，而被控量的控量的变变化，通常化，通常总总是比是比较缓较缓和的。和的。只对输出量只对输出量给定值给定值注意：注意：这种输出量先行微分适用于给定值频繁这种输出量先行微分适用于给定值频繁升降的场合，可以避免给定值升降时所引起的升降的场合，可以避免给定值升降时所引起的系统振荡，明显地改善系统的动态特性。系统振荡，明显地改善系统的动态特性。该算法是在原该算法是在原PIDPID算法的前面增加一个不灵敏区的非线性环算法的前面增加一个不灵敏区的非线性环节来实现的，即节来实现的，即 式中，式中，s s为死区增益，其数值可为为死区增益，其数值可为0 0，0.250.25，0.50.5，1 1等，等，注意：死区是一个非线性环节，不能象线性环节一样随便移到注意：死区是一个非线性环节，不能象线性环节一样随便移到PID控制器的后面控制器的后面。5.5.带死区的带死区的PIDPID算法算法提出：提出：某些系统为了避免控制动作的过于频繁，消除由于某些系统为了避免控制动作的过于频繁，消除由于频繁动作所引起的震荡，可采用带死区的频繁动作所引起的震荡，可采用带死区的PID控制。控制。