null7.3 PID算法的改进7.3 PID算法的改进一、积分饱和现象及抑制：
1、积分饱和的产生：执行机构所能执行的控制信号是有范围的。我们可设：
xmax为执行机构所能执行的最大输出控制值
xmin为执行机构所能执行的最小输出控制值例如一个阀门开度为0%~100%,对应输出量为0~100
则：Xmax=100, Xmin=0, 对于x>Xmax的数值，阀门只能取100%，而对于x
Xmax, 或者x
表
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现为脉冲响应。例如，当给定值变化而使e发生阶跃变化时，xp, xi, xd的影响为：
(设Ki=Ti=Td=T=1, e不变化)a
expt
t
a
null由此可见，x的增大主要是由xi产生的。若e存在较长时间，就会出现xi>xmax，称之为积分饱和。输出饱和主要是在存在较大偏差条件下由积分饱和产生的。null2、饱和输出的危害：由于饱和的存在，使执行机构不能实现理想计算值所代表的意义，而使控制算法误以为输出还不够强，因而继续加大（或减少）输出值，使系统进入更深的饱和不容易退出，导致控制系统性能严重下降。
3、抑制积分饱和的方法：
(1)积分分离算法：只在e较小时才运行积分算法
(2)遇限削弱积分法：思想是在出现饱和时，新的积分结果有削弱饱和的作用时才将其加入输出值中，否则舍去本次积分结果。
流程
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图流程图判断xk-1ek<0ek>0求ekxmin=xmaxnull(3)输出限值法：限制输出值不进入饱和区二、微分项的干扰
措施
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二、微分项的干扰措施干扰信号呈现出较大的变化率，而直接导致微分项取值的变化，从而影响控制系统的稳定。
抑制方法：
1.四点中心差分法：改进微分项的结构，以减少干扰的影响。
将差分ek-ek-1改为过去四个时刻偏差的平均和形式。
图解表示图解表示① 为最近四点平均值，其时间点也平均计算
②用四个差分的平均值代替原来一个差分
null2. 不完全微分法：
不在一个周期内完成微分，而将其分散在多个周期中，并按指数规律衰减
为此，引入微分增益常数Ks
null可见，①因Ts>T，原(ek-ek-1)的作用减小;
②因α的存在，本次微分与上次相关。效果图：三、PID算法的其他改进三、PID算法的其他改进1、带死区的PID：对于控制精度要求较低，并且不希望执行机构频繁动作的情况下，可使用带死区的PID算法null2、微分先行算法：对于设定值经常变化的系统，对设定值的阶跃反应最敏感的是微分项(xd). 若要求输出x的值能平稳地变化时，可将微分项中设定值的因素去除。在方块图中可表示为：在方块图中可表示为：D先于PI进行运算，所以称之为微分先行算法，也是微分项的抗干扰措施之一。PI对象DRexC—7.4 PID控制程序设计7.4 PID控制程序设计一、数制选择：由于e的数值较小，运算较复杂，中间结果多，所以定点运算易损失精度，一般采用浮点运算。
二、输出限幅
1、位置限幅：即：当x>xmax时，x=xmax
当x
分析
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法一、理论分析法 通过求解、分析、输入、输出，PID的传递函数，最终求出Kp, Ti, Td各参数值
该方法分析运算较复杂，而且大系统对象传递函数的确定也不容易。
二、实验总结法：不必求解对象属性，只需获得实验数据。
1、临界比例度法
工作步骤：
(1)选择纯比例控制，暂时关闭积分、微分作用
(2)由小到大调节Kp，直至被控量的单位阶跃响应达到临界振荡。(无衰减等幅振荡，实际振荡4~5周期即可)
(3)此时Kp记为Kr，第一振荡周期时间记为Tr
(4)由Kr, Tr查表求出Kp, Ti, Td 。PID经验参数表PID经验参数表null2、数字PID的扩充临界比例度法：
(1)控
制度
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概念：表征数字控制的效果相当于模拟控制效果的程度。定义为：一般选择控制度=1.05, 认为数字控制与模拟控制相当
(2) 整定步骤：
①根据采样周期经验值粗定T；
②按临界比例度法确定Kr, Tr
③ 选定控制度，查表定参数
三、参数修改：要求Kp, Ti, Td均能在线通过人机对话修改PID经验参数表扩充PID经验参数表扩充
浙公网安备 33021202002483