一种改进的模型驱动PID的应用研究.pdf

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1、日经验窒逾日置麦旦一种改进的模型驱动PID的应用研究乔静兵，何同祥(华北电力大学自动化系，河北保定0710o0)摘要：对模型驱动PID(简称MD—PID)控制算法进行介绍，提出了一种改进的模型驱动PID(简称A—MD—PID)控制算法，并应用于二阶惯性加纯迟延对象，用MATLAB进行仿真研究。结果表明，本文采用的改进模型驱动PID，能有效地克服被控对象的惯性和迟延，提高系统的控制品质。关键词：模型驱动PID；改进算法；仿真研究中图分类号：TP273+．3文献标识码：A文章编号：Doi：10．3969／jiSSF

2、I．1671—1041．2014．03．025eApplicationofallImprovedModelDrivenPIDQiaoJingbing,HeTongxiang(AutomationDepartment，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071000，China)Abstract：AbriefintroductiontomodeldrivenPID(MD—PID)controlalgorithm．AnimprovedmodeldrivenPID(A—M

3、D—PID)controlalgorithmisputforward，andappliedtothecontrolsystemwithtwoorderlaganddelayprocess，andstudiedbyMATLAB．ThesimulationresultsshowthatA—MD—PIDcaneffectivelyovercomethelaganddelayofcontrolledobject，SOimprovetheperformanceofcontrolsystem．Keywords：model—

4、drivenPID；algorithmimprovement；simulationresearch0引言1模型驱动PID控制系统及改进PID控制I”是应用比例、积分、微分环节对偏差进行1．1模型驱动PID控制基本算法运算的一种综合控制。PID控制器具有原理简单、使用方模型驱动PID控制，通过增加一个PD反馈补偿环节，便、鲁棒性强、其控制品质对过程变化灵敏度低、控制器将等效被控对象近似为一阶质性加纯迟延，然后以此等效参数整定比较容易、无静差调节等特点，一直是工业过程被控对象作为参考模型，应用内模控制的设计方法来设

5、计控制领域的主导控制器。但是在热T控制过程中，大型单控制器。如图1所示。元机组大多都是大惯性、大迟延的特性。应用简单的PID控制器控制很难达到理想的控制效果，而且参数整定也比较困难。过程对缘随着计算机的飞速发展和控制理论的广泛应用，已有的PID控制算法已经满足不了当今社会的发展，人们开始对先进PID控制算法地研究。基于内模控制的各种控制算法由于设计原理简单，应用范围广，控制性能优越，而引起过程控制界的关注。模型驱动PID控制是2002年由Shibaura、Tokyo等人提出来的一种基于内模控制的较新型控制算法】

6、。它将等效被控对象模型近似为一阶魄性加纯迟延。但在热工过程控制系统中，这种一阶近似模型与实际图1MD—PID控制系统原理图被控对象的动态特性差距较大，不易取得好的控制效果，Fig．1MD-TheprinciplediagramofthePIDcontrolsystem所以没有得到普遍应用。本文在原有模型驱动PID算法的基础上，将等效被控对象模型近似为二阶喷性加纯迟延，推根据图1，MD—PID控制系统基本算法可用下式来导出新的控制算法公式。文中通过MATLAB仿真对A—MD—描述：PID和原MD—PID进行比较，

7、结果表明，A—MD—PID获得了良好的控制品质。96ElCVo1．212014No．3墨麦周日经验窒逾日⋯一羔塾监⋯一Kc(1+)1J_2T,s—e一“([㈩具体算法如下：通过麦克劳林展开公式可以将被控对象传递函数用下式展开：P()雨1(2)图2A—MD．PID控制系统原理图Fig2A—MD—TheprinciplediagramofthePIDcontrolsystemPD反馈补偿器为：根据图2，A—MD—PID控制系统可用下式来描述：F()=fo++L(3)K0[(1+)一P](1+／lI1+七]J由式(2

8、)、(3)得：通过麦克劳林展开公式将被控对象传递函数展开为：Y=G∽㈥=P=南F(s)通过下式设计：vlF(s)=++L(13)—(fo+Po)(1+6s+flz(—6s)2+f1(Ss)3+L)‘由式(12)、(13)得：3其中，=0．38，屈=0．08Go()4’由式(4)、(5)得出；，fo，期望的等效被控对象模型为：则K，=fo，=／fo，k=0．1(6)Go(，等效被控对象模