各种改进型 PID 控制总结
随着数字控制技术的发展,我们在控制器的设计上有了更大的灵活性,一些
原来在模拟 PID 控制器中无法实现的问题,现在我们很容易就能在数字计算机
上实现了,于是产生来了一系列改进的控制算法,形成非标准的控制算法,改善
系统品质,满足不同控制系统的需要。
1.积分分离 PID 控制算法
PID 控制中引入积分环节,主要是为了消除静差,提高控制精度。但在启动、
结束或大幅度增减指令时,短时间内系统有很大输出,由于积分积累的作用,致
使控制量超过执行机构可能运行的最大动作范围对应的极限控制量,引起系统较
大的超调,甚至引起系统较大的振荡,这在生产中是绝对不允许的。积分分离的
基本思想是:当偏差较大时取消积分作用,当被控量接近给定值时,引入积分控
制,以减小静差。
积分分离 PID 的控制形式为:
2.遇限削弱积分法
这一方法是考虑了在实际过程中,控制变量 U 因受到执行元件机械和物理
性能的约束而控制在有限范围内,即
Umin≤U≤Umax
该方法的思想是:一旦控制变量进入饱和区,将只执行削弱积分项的运算而
停止进行增大积分项的运算。也就是说,在计算 U(k)时,将判断上一时刻的
控制量 U(k)是否已超出限制范围,如果已超出,那么将根据偏差的符号,判
断系统输出是否在超调区域,由此决定是否将相应偏差计入积分项。其计算流程
图如图 1 所示。