专家PID控制.ppt

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1、专家PID控制1、专家PID控制原理1、专家PID控制原理专家PID控制的实质是：基于受控对象和控制规律的各种知识，无须知道被控对象的精确模型，利用专家经验来设计PID参数。专家PID控制是一种直接型专家控制器。图1典型二阶系统单位阶跃响应误差曲线令e(k)表示离散化的当前采样时刻的误差值，e(k-1)，e(k-2)分别表示前一个和前两个采样时刻的误差值，则有e(k)=e(k)-e(k-1)e(k-1)=e(k-1)-e(k-2)2/151、专家PID控制原理根据误差及其变化，对图1所示的二阶系统单位阶跃响应误差曲线进行如下定性分析：(1)当e(k)>M1时，说明

2、误差的绝对值已经很大。不论误差变化趋势如何，都应考虑控制器的输出按定值输出，以达到迅速调整误差，使误差绝对值以最大速度减小，同时避免超调。此时，它相当于实施开环控制。3/151、专家PID控制原理(2)当e(k)e(k)>0或e(k)=0时，说明误差在朝误差绝对值增大方向变化，或误差为某一常值，未发生变化。如果e(k)>M2，说明误差较大，可考虑由控制器实施较强的控制作用，使误差绝对值朝减小方向变化，迅速减小误差的绝对值，控制器输出为u(k)=u(k-1)+k1{kp[e(k)-e(k-1)]+kie(k)+kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]}如果e

3、(k)0或e(k)=0时，，说明误差的绝对值朝减小的方向变化，或者已经达到平衡状态。此时，可考虑采取保持控制器输出不变。(4)当e(k)e(k)<0，e(k)e(k-1)<0时，说明误差处于极值状态。如果此时

4、误差的绝对值较大，即e(k)M2，可考虑实施较强的控制作用，即u(k)=u(k-1)+k1kpem(k)如果此时误差的绝对值较小，即e(k)1；k2为抑制系数，0M2>0；k为控制周期的序号(

5、自然数)；为任意小的正实数。在图1中，Ⅰ，Ⅲ，Ⅴ，Ⅶ，…区域，误差朝绝对值减小的方向变化，此时，可采取保持等待措施，相当于实施开环控制；Ⅱ，Ⅳ，Ⅵ，Ⅷ…区域，误差绝对值朝增大的方向变化，此时，可根据误差的大小分别实施较强或一般的控制作用，以抑制动态误差。6/152、仿真实例2、仿真实例求3阶传递函数的阶跃响应其中，对象采样时间为lms。采用z变换进行离散化，经过z变换后的离散化对象为y(k)=－den(2)y(k－1)－den(3)y(k－2)－den(4)y(k－3)＋num(2)u(k－1)＋num(3)u(k－2)＋num(4)u(k－3)采用专家PID设计控制器

6、。在仿真过程中，取0.001，程序中的5条规则与控制算法的5种情况相对应。专家PID控制仿真程序见附录程序exppid.m，仿真结果如图2和图3所示。7/152、仿真实例图2PID控制阶跃响应曲线图3误差响应曲线8/153、程序代码%程序代码%专家PID控制仿真程序：exppid.m%ExpertPIDControllerclearall;closeall;clc;ts=0.001;sys=tf(5.235e005,[1,87.35,1.047e004,0]);%Plantdsys=c2d(sys,ts,'z');[num,den]=tfdata(dsys,'v');u

7、_1=0;u_2=0;u_3=0;y_1=0;y_2=0;y_3=0;x=[0,0,0]';x2_l=0;error_1=0;kp=0.6;ki=0.03;kd=0.01;9/153、程序代码fork=1:1:500time(k)=k*ts;r(k)=1;u(k)=kp*x(1)+kd*x(2)+ki*x(3);%PIDController%Expertcontrolruleifabs(x(1))>0.8%Rule1:Unclosedcontrolruleu(k)=0.45;elseifabs(x(1))>0.40u(k)=0