廖礼江由模拟电路构成的PID控制器以及参数计算__200920113600

由模拟电路构成的PID控制器以及参数计算主讲：廖礼江主要内容1、PID控制原理2、PID参数整定3、PID参数整定实例4、PID参数整定的发展趋势展望1、PID控制原理-)(sR)(sE)(sM)(sC)11(ssTKipPID参数整定分类（一）研究方法：基于频域的PID参数整定方法和基于时域的PID参数整定方法发展阶段：常规PID参数整定方法和智能PID参数整定方法被控对象个数：单变量PID参数整定方法和多变量PID参数整定方法控制量的组合形式：线性PID参数整定方法和非线性PID参数整定方法PID参数整定分类（二）1、辨识法（理论方法）2、规则法（工程方法）辨识法1、经典1.1极点配置原理1.2零极点相消原理1.3幅相裕度法2现代2.1最优化方法2.2线性二次型指标极点配置法Astrom在Wellstead工作的基础上提出来的,它的出发点不是去极小化某一性能指标函数(如使输出误差方差最小)以使闭环控制系统达到预期的响应,而是通过对闭环系统的极点按工艺要求进行配置,来达到预期的控制目的。这种方法适用于二阶或二阶以下的对象,因为在用于二阶或二阶以下对象的情况时,由于在线辨识的参数不多,故能获得期望的动态响应。零极点相消原理是由Astrom首先提出的,它的基本思想是利用调节器传递函数中的零极点抵消被控对象传递函数的某些零极点,从而使整个闭环系统工作在期望的状态上。采用零极点相消原理,要求过程必须是二阶加纯滞后对象,而且要求传递函数的分子项中常数项不为零。幅相裕度法是利用幅值裕度和相角裕度整定PID参数,这能使系统具有良好的控制性能和鲁棒性能。性能指标1/4衰减振荡绝对误差的积分最小误差平方的积分最小时间与绝对误差乘积的积分最小dttytrIAET0)()(dttytrISET02)()(dttytrtITAET0)()(规则法1.1试凑法1.2临界比例度法1.3衰减振荡法1.4基于继电反馈的自动整定法临界比例度法临界增益Ku和临界振荡周期Tu。Ku和Tu是系统在纯比例控制器作用下产生等幅振荡时的比例增益和振荡周期,P,PI,PID三种情况的参数整定值就是利用Ku,Tu由经验公式求得的临界比例度法整定步骤2.2衰减振荡法求取Ku,Tu时可让系统作4∶1衰减振荡来代替临界等幅振荡BUCK变换器二次型最优PID控制)()()()()(tCXtYtBUtAXtX][;01;102110110xxXCbbbBaaA)(121tubxyx)()(1txtZ)(0)()(00)()(tuBtXtZACtXtZBHACFtXtZZ0;00;)()(dttrututQZtZJtTT))()()()((0)()()(),()()(1*tZtPHrtKtZtKtuT其中0黎卡提方程1QPHrHPPFFPTTTtubtytydttytZ10)()()()(][)(321kkktKttubtktytktykdttytktu013321*)]()()()()()()([)(][11)(032113*tykykydtkbktu1331311321,1,1kkkKkkkKkkkKDIPinVLDXXXYRCCLX010111021CLuXiX21,1.7674=kD1.4142=kI0.9799,=kP4]1.76790.9792[1.414=K5.0,,4.0占空比10,300,5.18参考输出电压,20参考输入电压rEQDRuFCmHLVV从仿真结果来看,采用二次型最优PID控制,系统进入稳态的调整时间为0.017s;而常规PID控制曲线:超调量9.63%,上升时间0.00251s,调整时间0.015s。通过对比,明显看出,同一受控对象,进入稳态的时间相差不大的情况下,二次型最优PID实现无超调。PID参数整定的发展趋势展望(1)先进控制理论对PID整定的促进作用.自适应控制中的MRAS,STR模型适应与调节器适应思想可能导致非线性自适应PID控制器.神经网络权值的在线学习有望摆脱PID参数整定对模型的依赖性.(2)数学模型的新的辨识技术会推动人们对PID参数整定的概念的更深刻的理解