先进pid控制技术报告

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1、先进PID控制技术报告自动化113班李东阳120113101102先进PID控制技术报告1串级PTD控制及仿真串级控制系统的计算顺序是先主回路，后副回路。控制方法有两种：一种是异步采样控制，即主冋路的采样控制周期T1是副冋路的采样控制周期T2的整数倍。这是因为一般串级控制系统中主控制对象的响应速度慢、副控制对象的响应速度快的缘故。另一种是同步采样控制，即主、副回路的采样控制周期相同。这时应根据副回路选择釆样周期，因为副回路的受控对象的响应速度较快。串及控制的主要优点：(1)将干扰加到副回路中，巾副回路控制对其进行抑制；(2)副回路屮参数的变

2、化，由副冋路给予控制，对被控量!^的影响大为减弱;(3)副回路的惯性由副回路给予调节，因而提高了整个系统的响应速度。副回路是串级系统设计的关键。副回路设计的方式有很多种，下面介绍按预期闭环特性设计副调竹器的设计方法。由副冋路框图町得副冋路闭环系统的传递函数为％(z)式(2-1)K2(z)^Gr2(z)G2(z)(A(z)_l+Gt、2(z)G2(z)可得副调节器控制律Gf2(z)二%(Z)——式(2-2)"G2(z)(1-^2(z))一般选择％(z)=式(2-3)，n*G2(z)有理多项式分母最高次幂。设S1］对象特性为G2(^)，主对象特

3、性为(力=)1==10,采样时间为2s,外加丁扰信号为一幅度为0.01的随机信号t/2(/:)=0.01r匾Zv(l)。在离散方式下进行仿真，采用M语言进行编程。按预期闭环方法设计副调节器。由于副对象的传递环数为一阶，故由式(2-3)得到副回路闭环系统传递函数(p2(z)=z~主调节器采用PI控制，取~=1.2人.=0.02,副调节器按控制律式(2-2)。副回路输入、输出，阶跃响应结果及外加干扰信号如图所示。time(s)副回路输入、输出time(s)副回路阶跃响应其-屮T为采样时间，A为积分项的丌关系数，/?=Oerror(k)>8

4、式(1-2)o0.010.0080.0060.0040.002O0.002-0.004-0.006-0.008-0.01心得体会：这样的好处是具有较强的抗干扰能力，快速性。3.积分分离PID控制算法及仿真积分分离控制基本思路是：当被控量与设定值偏差较大时，取消积分作用，以免由于积分作用使系统稳定性降低，超调量増大；当被控量接近给定值时，引入积分控制，以便消除静差，提高控制精度。积分分离控制算法吋表示为下式：u{k)=kperror{k)+error、j)T+kd{error{k)-error(k-1))/T式(1一1)7=0-80;设被控对

5、象为一延迟对象，G(5)=,采样时间为20s,延迟时间605+1为4个采样吋间，即为80s，采用M语言进行仿真，被控对象离散化为y(k)=-den(2)y(k-1)+num(2)u(k-5)。取：=0.80,—0.005,kd=3.0o应用M语言仿真，取M=l，采用积分分离式PID控制器进行仿真。对积分分离式P1D控制算法进行改进，采用分段积分分离方式，即根裾误差绝对值的不同，采用不同的积分强度。仿真中指令信号为＞^(0=40,控制器输出限制在[-110,110],其阶跃式跟踪结果如图1-1所示。积分分离式Pit）阶跃跟踪（M=l）取M=2

6、,采用普通PID控制，其阶跃式跟踪结采如图1-2所示。普通PTD阶跃跟踪（M=2）心得体会：由仿真结果可以看出，采用积分分离方法控制效果有很大的改善。注意：为保证引入积分作用后系统的稳定性不变，在输入积分作用时比例系数乍相应变化；值应根据具体对象及要求而定，过人达不到积分分离的目的，过小会导致无法进入积分区；若只进行PD控制，会使控制出现余差。5单神经元P1D控制及仿真将改为e(k)+^e(k),改进后算法如下：3u(k)=w(々一1)+/=1wj(k)=wi(k)/^wj(k)>1vv,(Z:)=vv,(/:-1)+77/z(k)u(

7、k)(e(k)+A^(/:))w2(k)=w2(/:-1)+1]pz{k)u{ke(k)+At?(/:))w3(k)=w3(A;-1)+7jDz(k)u(k)(e(k)4-Ae(fc))被控对象为y(k)=0.368y(々-1)+0.26(Jt-2)+OAOu(k-1)+0.632*-2)输入指令力一方波信号：yd(k)=0.5sgn(sin(4^r)),采样时间力1ms。•SQ.U二ouuoo6基于RBF神经网络整定的PID控制采用增量式控制器，控制误差为4幻=久(幻，az*(1)=e{k)-e{k-X)PID三项输入为xc(2)=e(

8、k)xc(3)=e、k、-2e(k-1)+e{k-2)控制算法为u(fc)=u(k-l)+Au(k)Au(k)=kp«々)--1))+kie{k}+kd-2e(k-1)+-2))