自适应PID控制_小论文

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1、自适应PID控制摘要：自适应PID控制是一门发展得十分活跃控制理论与技术,是自适应控制理论的一个重要组成部分,本文简要回顾PID控制器的发展历程,对自适应PID控制的主要分支进行归类,介绍和评述了一些有代表性的算法。关键词：PID控制，自适应，模糊控制，遗传算法1引言从问世至今已历经半个世纪的PID控制器广泛地应用于冶金、机械、化工、热工、轻工、电化等工业过程控制之中，PID控制也是迄今为止最通用的控制方法，PID控制是最早发展起来的控制策略之一，因为他所涉及的设计算法和控制结构都很简单，并且十

2、分适用于工程应用背景，所以工业界实际应用中PID控制器是应用最广泛的一种控制策略(至今在全世界过程控制中用的80%以上仍是纯PID调节器，若改进型包含在内则超过90%)。由于实际工业生产过程往往具有非线性和时变不确定性，应用常规PID控制器不能达到理想控制效果，长期以来人们一直寻求PID控制器参数的自动整定技术，以适应复杂的工况和高指标的控制要求。随着微机处理技术和现代控制理论诸如自适应控制、最优控制、预测控制、鲁棒控制、智能控制等控制策略引入到PID控制中，出现了许多新型PID控制器。人们把专

3、家系统、模糊控制、神经网络等理论整合到PID控制器中，这样既保持了PID控制器的结构简单、适用性强和整定方便等优点，又通过先进控制技术在线调整PID控制器的参数，以适应被控对象特性的变化。2自适应PID控制概念及发展2.1PID控制器常规PID控制系统原理框图如下图所示，系统由模拟PID控制器和被控对象组成。PID的标准控制规律：式中:e(t)—控制器偏差输入;u(t)—控制器输出;Kp,Ki,Kd—比例、积分和微分项系数。2.2PID控制器的发展1936年，英国诺夫威治市帝国化学有限公司(Im

4、perialChemicalLimitedinNorthwich,England)的考伦德(AlbertCallender)和斯蒂文森(AllanStevenson)等人给出了一个温度控制系统的PID控制器的方法并于1939年获得美国专利。从美国专利局的网站上，可以找到当年获得专利的PID计算公式。这个公式与我们现在使用的PID公式已经没有很大区别。式中，e代表温度。只是当时把比例积分微分的增益倍数分开了，可以想象当初这样做的原因:用K1来确定积分的强度(斜率)，用K3来确定微分的强度。面对这个

5、美妙的、简洁的、普适的思想，我们还是多花点时问关注一下她的生日吧。她的专利的美国存档时问是1936年2月17日。英国的存档时间:1935年2月13日;1939年10月10日批准美国专利申请。这说明PID的诞生时问应该在1935年初了，只是出生证明开在1936年。1940年以后为革新阶段，在革新阶段，PID控制器已经发展成一种鲁棒的、可靠的、易于应用的控制器。仪表工业的重心是使PID控制技术能跟上工业技术的最新发展。从气动控制到电气控制到电子控制再到数字控制，PID控制器的体积逐渐缩小，性能不断提

6、高。一些处于世界领先地位的自动化仪表公司对PID控制器的早期发展做出重要贡献，甚至可以说PD控制器完全是在实际工业应用中被发明并逐步完善起来的。PID控制至今仍是应用最广泛的一种实用控制器。各种现代控制技术的出现并没有削弱PID控制器的应用，相反，新技术的出现对于PID控制技术的发展起了很大的推动作用。一方面，各种新的控制思想不断被应用于PID控制器的设计之中或者是使用新的控制思想设计出具有PID结构的新控制器，PID控制技术被注入了新的活力。另一方面，某些新控制技术的发展要求更精确的PID控制

7、，从而刺激了控制器设计与参数整定技术的发展。2.3发展中的自适应PID控制PID控制技术经过近几年来的研究和发展，近年来国内外学者越来越多地将智能控制技术引入PID控制器的设计与构成。下面将介绍这方面的研究、发展和创新。2.3.1自寻最优PID控制器其控制原理是:系统以积分误差性能指标为准则，当误差性能指标为最小时，即系统为最佳状态，此时PID的各参数为最佳参数。常用积分误差性能指标有ISE、IAE、ITAE等，可根据不同控制系统选择不同性能指标。对于随动跟踪控制系统一般可选用ISE积分误差性能

8、指标。2.3.2模糊PID控制器模糊控制是一类应用模糊集合理论的控制方法。特别是在一些大滞后、时变、非线性的复杂系统，无法获得系统的精确的数学模型，而模糊控制不需要被控对象的精确数学模型。这种控制器不但具有PID控制精度高等优点，又兼有模糊控制灵活、适应性强的优点，对复杂控制系统和要求高精度的伺服系统可获得优良的控制效果，是近年来控制领域十分活跃的一支分支。模糊盒树法自适应PID算法，通过对常规PID控制系统性能品质的分析，提出一种PID控制策略，利用模糊盒树的分枝定界算法，以最少的模糊规则推理