Direct Synthesis Approach of PID Controller for Second-Order Delayed Unstable Processes

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1、Proceedingsofthe5'hWorldCongressonIntelligentControl第五届全球智能控制与自动化人会andAutomation,June15-19,2004,Hangzhou,P.R.China2004年6月15-19[]中国杭liiDirectSynthesisApproachofPIDControllerforSecond-OrderDelayedUnstableProcessesHezengWang.XiaomingJinNationalLaboratoryofIndustrialControlTechnology,Zhejia

2、ngUniversity,Hangzhou310027(E-mail:hzwang@iipc.zju.edu.cn;xmjin@iipc.zju.edu.cn)Abstract-Ingeneral,PIDcontrolisusedtocontrolstableprocesses.Forsecond-orderdelayedunstableprocesses,anewPIDcontrollertuningmethodbasedondirectsynthesisapproachisproposedinthispaper.Theproposedmethodobtainsex

3、plicitexpressionofPIDtuningparametersusingspecificationofthedesiredclosed-looptransferfunctionfordisturbanceresponses.Performanceandrobustnessmetricsareusedasevaluationcriteriatoassessthecontrollerperformance.SimulationandcomputationresultsdemonstratethatthedesignmethodforthePIDcontroll

4、erprovidesgoodcontrolperformanceintermsofdisturbance呵ection,set-pointtracking,andstrongrobustness.K幻swords-second-orderdelayedunstableprocesses,PIDcontrol,directsynthesisapproach,robustness.二阶时滞不稳定过程PID控制器的直接综合法王鹤曾金晓明浙江大学工业控制技术国家重点实验室，杭州310027摘要PID控制4般用于稳定过程的控制，本文针对几阶时滞不稳定过程，采用直接综合方法设计了

5、PID控制器。方法草于满足期望的干扰响应的闭环传递函数，来得到PID参数的明确的表达式。文章从性能指标和鲁棒性两方而分析控制器的性能，仿真计算结果表明用该方法设计的控制器.在千扰的排除和设定值跟踪方面得到了非常出色的控制性能，而且具有很好的鲁棒性。关键词乙阶时滞不稳定过程、PID控制、直接综合法、鲁棒性1.引言极点的过程。过程工业中存在许多不稳定过程，例如化学PID控制器是最与I发展起来的控制策略之一，因为这反应器等。相对于开环稳定的过程而言，控制开环不稳定种控制具有简单的控制结构，而且实际应用中又易于整定，过程要困难得多。一些行之有效的PID控制器设计方法，所以它在

6、工业过程控制中有着最广泛的应用。有研究表明，都不能直接用于不稳定时滞过程的控制。Luyben等[}I较在目前的过程控制系统中，有超过90%的控制回路仍采早注意到这个问题并进行了研究。最近1年，又有不少文用PID控制器。另一方面，各种先进控制软件的工业应用献讨论了时滞不稳定过程的PID控制问题。其中，一_阶时实践表明:作为其底层的PID控制器的性能直接影响到先滞不稳定过程(SODUP)是主要研究内容之。文献[4]进控制的应用效果。一些专用电子产品，如CD机、硬盘存利用优化的原理开发了SODUP过程的PID控制器，它利用储器等同样需要性能卓越且持续改进的PID控制策略。因

7、最小方差方法，根据最小IAE值设计出优化的PID控制器参此，PID控制系统的优化设计、参数自整定、性能分析等数。文献[5]提出了一种图解技术，该方法通过分析过程开问题一直受到工业控制界的广泛关注h'伙环频率响应的尼科尔斯图线，根据最大谐振峰值指标推EF不稳定过程一般是指存在不稳定极点，即:右半平面出简单的PID控制参数。文献[6)则利用内模法得到对于SODUP过程的PID控制器的三个参数明确的表达式。浙江省自然科学基余项日(资助号:601115)直接综合法是近年来提出的针对一般过程的PID控制0-7803-8273-01041520.0002004I