基于继电反馈的PID参数自整定.pdf

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1、研与DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2014．07．019基于继电反馈的PID参数自整定侯洪，韩震宇(四川大学，四川成都610065)摘要：针对PID参数难以整定的不足，提出一种基于继电反馈的PID自整定方法。该方法利用继电反馈原理对PID参数进行自整定，从而提高了参数整定的灵活性。给出了基于任意相位裕度的PID参数自整定公式，并进行了仿真实验验证。关键词：继电反馈；PID；参数整定；相位裕度中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009—9492(2014)07—0063—03ThePIDParametersSelf-Turnin

2、gBasedOilRelayFeedbackH0UHong．HANZhen—yu(SichuanUniversity，Chengdu610065，ChinaJAbstract：InviewofthedrawbackofthePIDparametertuning，thispaperproposesaPIDparameterstuningmethodbasedonrelayfeedback．Themethodisappliedonthebasisofrelayfeedback．，andtheflexibilityofparameterturningisimproved．

3、Inthepaper，theformulaofPIDparameterstumingbasedonanyphasemarginisproposed，andverifiedbysimulink．Keywords：relayfeedback；PID；parameterturning；phasemarginPID控制方法算法简单，鲁棒性好，而且不行系统临界信息获取，通过继电器发出继电激励依赖于被控对象的精确模型，因而成为目前工业信号，从而由系统的响应曲线来计算出该系统的控制中运用广泛的控制方法u一21。但PID参数本身振荡频率和振荡幅值，然后由获得的临界信息并整定困难，而

4、且所整定的某组参数一般只适用于根据确定的整定公式整定PID参数；控制状态是一种工况。因此，实现PID控制器参数自整定具采用整定的PID参数来控制系统。如果系统的测有重要意义。试条件发生变化，则需要重新回到测试状态进行Astrom与Hagglund共同提出了一种以继电非测试，测试完成后在回到控制状态。线性环节为核心的PID控制器参数自整定方法fs]。该方法不需要过程的先验知识，可以自动地从被控对象的频率响应中抽取信息，进而整定PID控制器的参数。1继电反馈整定法的基本原理继电反馈控制系统的结构框图如图1所示。图中r(￡)是参考信号，在继电反馈系统中通常目标值被设为0；

5、e(f)是偏差；MO)是被控对象的输入；图1继电反馈控制系统’，(￡)是被控对象的输出。继电反馈整定法是在被控系统中设置两种状在继电反馈测试状态下，被控系统只要至少态：测试状态和控制状态。测试状态的作用是进具有一耵的相位滞后就可以产生临界振荡，这样收稿日期：2014—01—08叠■曩]盟与开发就可以获得临界信息，然后应用选定的整定公式之相应的滞环宽度也就确定了，这极大地限制来进行控制器参数整定p。了继电特性参数的合理性和自由性。2继电器特性的选择鉴于PM法的缺陷，本文采用了一种基于任为了克服外部干扰的影响，在采用继电反馈意相位裕度的PID参数自整定方法，通过合理地方

6、法进行系统临界信息获取时，需要为被控系统自由地选择滞环继电特性参数，得到更佳的振荡设定合理的继电器特性值。参数以及更准确的临界信息，从而获得更优的理想继电特性环节对噪声反映及其灵敏，因PID控制器参数。如图3所示，该方法先通过继电此该继电特性不适合用于存在有色噪声或强白噪反馈测试，提取系统的临界信息，然后通过改变声的工业现场】。PID参数值，使Q点移动到任意相位裕度的单位圆1JI用一个对称的带滞周上的P点嘲，而不仅仅是一—L’和单位圆周的’，环的继电器f如图2交点S，从而提高控制品质。所示)取代理想继滞环继电特性的描述函数的负倒数为：JI电器是有利的，这1r—-￡S

7、●样的系统对噪声的JIlm灵敏度会减小。同时，当被控对象的Nyquist曲线直接r图2带有对称滞环的继电环节从第三象限穿越负虚轴到第四象限时，采用理想继电环节就不会形成极限振荡环，而采用具有滞环的继电环节能解决这样的问题。一0一在确定选用滞环继电环节后，就需要确定其／—～一-IIN(A)的两个参数：滞环宽度￡和继电幅值。在继电自IP＼Nyquist整定法中，滞环宽度8的大小将影响等幅振荡的幅值和频率，从而对PID控制器参数的整定产生重要的影响。同时，滞环宽度8和继电幅值之间存图3基于任意相位裕度的PID参数自整定在着一种不等式的约束关系，如果两者不满足这种关系，