PIDA控制算法及仿真研究.pdf

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1、2010年第1期工业仪表与自动化装置·3·PIDA控制算法及仿真研究赵猛(中国寰球工程公司，北京100028)摘要：为了提高PID算法的控制品质，在其基础上增加了加速度项，提出了PIDA控制算法。该算法提供了更大的超前相角，改善了系统阻尼特性和稳定性，但造成控制量过大。通过引入加权因子，构成加权PIDA控制，不仅有效改善了控制品质而且获得满意的控制信号。最后通过对比仿真实验验证了PIDA控制算法的有效性。关键词：PID控制；加速度控制；稳态误差；加权因子中图分类号：TP273文献标志码：A文章编号：1000—0682(

2、2010)01—0003—03ThestudyonPmAcontrolalgorithmanditssimulationZHAOMeng(ChinaHuanqiuContracting＆EngineeringCorporation，Beijing100028。China)Abstract：InordertoimprovetheperformanceofPIDcontrol，anewcontrolalgorithmnamedPIDAisproposedbyaddingaccelerationcontroltoPIDcon

3、troller．ComparedwithPIDcontroller，PIDAalgo-rithmcanprovidemorephaselead，moredampingandsystemstability，butitcausebigcontrollerSout-put．Throughintroducingweightingfactors，weightPIDAcontrolisformed．TheweightPIDASperform—anceanditScontrolsignalaresatisfied．Atlast，si

4、mulationexampleswerecomputedtoshowthevalidityofthementionedmethod．Keywords：PIDcontrol；accelerationcontrol；steadyoffset；weightingfactor对比仿真研究，结果表明：PIDA控制提供了更大的0引言超前相角，改善了系统阻尼特性和稳定性等动态品PID控制是一种经典的控制算法，它提供了基质，而且加权PIDA控制获得了非常理想的控制信本的反馈形式，并通过积分消除稳态误差，通过微分号，充分验证了该算法的有

5、效性。预测未来¨-2]。PID控制具有原理简单、结构简明、1PIDA基本控制原理易于设计和实现、鲁棒性好、可靠性高、需要较少过程对象的信息等特点J，至今PID仍为最通用的PIDA控制是在PID控制的基础上增加加速度项控制方法，在过程控制领域中，有95％以上的控制(二重微分项)，PIDA控制器基本结构如图1所示：回路采用PID结构，可见其强大的生命力_5J。然而在对控制品质要求较高时以及遇到稳定性差、低阻尼振荡系统时，PID控制算法往往显得能力不足。而新的控制理论和方法并不能在解决这些问题的同时具备简单、可靠、实用的特点

6、。因此，为了进一步挖掘这种简单控制的潜能，本文在PID控制算法的图1PIDA控制结构图比例项、微分项和积分项的基础上，引入误差的加速其中：度(二重微分)项，构成了PIDA控制，并为避免过大的控制信号，提出了加权PIDA控制。最后进行了)=kpe(

7、i}，收稿日期：2009—07—06)+++)作者简介：赵猛(1977)，男，辽宁抚顺市人，博士，自动化系统工程师，主要研究领域为控制理论、遥操作及自动化仪表。f1)·4·工业仪表与自动化装置2010年第1期式中，k，k，，k。，k分别为比例、积分、微分、y()加速度系数；，

8、，分别为积分时间常数、微分时问常数、加速度时间常数。lke[(1-6)+(1-c)Tos+(1-a)TA“S】l1)比例项(P)的输出正比于系统误差，偏差一旦产生，控制器就会产生控制作用，以减小偏差。比图2加权PIDA控制结构图例控制可以减少因扰动而引起的系统误差，同时加由此得出快系统的响应速度，提高系统的调节精度，但它不能消除稳态误差。其控制作用的强弱取决于比例控制P{eP(f)+++)系数。随着比例系数的增大，系统的响应速度加快，(2)系统的稳态误差减小，调节精度提高。但是比例系其中：数取值偏大，振荡加剧，调节时间

9、加长，系统会趋于比例项中的误差e(t)=br(t)一Y(t)不稳定；比例系数取值过小，又会使系统动作缓慢，积分项中的误差e，(t)=r(t)一Y(t)响应速度变慢，调节时间加长，使系统的动静态性能微分项中的误差e。(t)=cr(t)一Y(t)变坏。加速度项中的误差e(t)=tZl"(t)一Y(t)2)积分项(I)主要用以消除稳态误