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1、控制系统《微计算机信息》(管控一体化)2010年第26卷第9-1期文章编号:1008-0570(2010)09-1-0066-03大滞后系统最优PID参数自整定控制方法OptimalPIDParametersSelf-adjustingControlMethodsOnLargeTimeDelaySystem1王平2(1.滨州学院自动控制研究中心;2.中国石油大学(华东))于洪国YUHong-guoWANGPing摘要:为了解决大滞后系统控制难度大的问题,文章针对非线性、大时变、大延迟的控制对象,设计了一种带嵌入式函数的最优
2、PID参数自整定控制方法,通过仿真实验与ISTTE最优准则下最优PID参数自整定控制方法进行了比较,给出了仿真波形及其分析,通过仿真实验结果表明该控制方法不仅具有PID控制器高精度、稳定性、鲁棒性高的优点,另外可以缩短系统的调节时间,有效地抑制系统的超调,从而可以有效改善大滞后系统的控制效果。关键词:大滞后系统;嵌入式函数;最优PID参数;自整定中图分类号:TP13文献标识码:AAbstract:Inordertosolvethedifficultycontrolproblemoflargetimedelaysystem,
3、thearticledesignsaoptimalPIDparametersself-adjustingcontrolmethodwithembeddedfunction.Thecontrolmethodaimsatthesystemswithnonlinear,largetime-varyingand技timedelay.TheimprovingcontrolmethodiscomparedwiththeoptimalPIDparametersself-adjustingcontrolmethodsatISTTEopti
4、-malstandardbysimulationexperiment.Thesimulationwavepatternsandanalysisaregiven.Theexperimentresultsindicatethatthe术improvingcontrolmethodpossessalotofadvantages.Theimprovingcontrolmethodhasthepropertiesofhigh-accuracy,stabilityandHighRobustwhichexistinPIDcontroll
5、er.Thecontrolmethodalsocanshortenthesdjustingtimeofthesystemandrestrainover-shooteffectively.Sotheimprovingcontrolmethodcanreformthecontroleffectoflargetimedelaysystem.创Keywords:LargeTimeDelaySystem;EmbeddedFunction;OptimalPIDParameters;Self-adjusting新引言在一些复杂工业过程中
6、,许多对象具有时滞特性。由于时滞的存在,控制量不能及时的反映系统的运行状况,使得系统产生超调量变大,调节时间变长,而时滞时间的变化使得问题变的更加复杂,其难控程度随着纯滞后时间占整个过程动态的份额的增加而增加,大滞后系统的控制成为目前过程控制领域的一个重要课题。目前,实际控制系统仍然是以PID控制为主。其优点是原理简单、通用性强、鲁棒性好而且使用方便,广泛应用工图1PID最优参数整定流程业过程控制中。本文针对较难控制的大滞后过程对象,设计的表1最优PID控制器参数带嵌入式函数最优PID参数自整定控制方法其稳定性能好,动态调
7、节过程快,就有较强的抗干扰能力,并通过最优参数的自整定有效适应控制对象参数的变化,具有很强的鲁棒性,可以提高工业过程设备的运行效率,进而对工业企业降低成本具有重要意义。1最优PID参数整定方法为了保证控制系统瞬态响应的超调量较小且对振荡有足够PID控制器控制规律为:;写成的阻尼作用,一般可采用ISTTE准则,即时间乘绝对误差的积分准则或时间平方加权的误差平方积分(ISTTE)准则。由Zhuang和传递函数形式:;最优PID控制器参数整定算Atherton提出的最优PID控制器参数整定经验公式:；法由Zhuang和Ather
8、ton提出,其最优准则为:;；；其中为进入PID控制器的误差信号;为PID控制器参其中τ为系统滞后时间,T为系统时间常数。对不同的τ/T数构成的集合。范围,最优PID控制器参数(a,b)可由表1查出,最优参数整定流在最优准则中考虑了三个n的取值,即n=0,1,2。当n=0时,为程如图1所示。误差平方(I
