pid控制器参数的itae最佳设定公式

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1、第26卷第8期东北大学学报（自然科学版）Vol.26，No.82005年8月JournalofNortheasternUniversity（NaturalScience）Aug.2005=============================================================文章编号：1005-3026（2005）08-0755-04PlD控制器参数的lTAE最佳设定公式张福波，王国栋，张殿华，刘相华（东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，辽宁沈阳110004）摘要：针对一类可以由带有纯时间延迟的一阶模

2、型来近似描述的被控对象，运用参数寻优及曲线拟合等方法得到了一组基于被控对象特征参数的PID控制器最佳设定公式·仿真结果表明：应用该方法所设计的PID控制系统具有超调小、调整时间短、稳态误差小等特点，系统的动态特性较以往的经验公式有了大幅度提高·即使当对象纯滞后时间与时间常数的比值较大时仍然具有较好的控制效果·该方法简洁实用，不仅解决了常规PID控制系统参数整定不良的难题，同时也为进一步构造基于过程特征参数的自适应PID控制系统提供了有力的依据·关键词：一阶时滞系统；PID控制器；参数设定；曲线拟合；ITAE（IntegralTimeAbso

3、luteError）；特征参数中图分类号：TP273.2文献标识码：A当被控对象的开环阶跃响应近似呈一条S形PID控制器的传递函数如下：曲线时，该对象总可以用带有纯时间延迟的一阶G（cs）EKP［1+1／（TIs）+TDs］，（2）模型来近似描述·有关该类受控对象的PID控制其中，K，T，T是PID控制器的三个参数·PID器的设计问题，Ziegler与Nichols于1942年提出为了找出PID控制器参数（K，T，T）与被PID的设定公式影响面最大［1］·此外，还有很多其他控对象特征参数（K，T，L）之间的函数关系，列的设定方法，如改进的Z

4、iegler-Nichols方法［2］，幅举了大量传递函数模型（对应不同的特征参数值相位裕度等设定方法［3，4］，IMC方法［5］等·目K，T，L），然后在作者所编制的PID控制器参数优化软件［8］中分别输入这些传递函数，对PID控前公认效果比较好的当属庄敏霞等提出的ISTE最佳设定公式［6］制器参数进行优化，寻找出适合于各个传递函数·本文采用参数寻优及曲线拟合等方法得到了一组基于被控对象特征参数的PID的ITAE准则意义下的最优PID控制器参数·限控制器最佳设定公式·仿真结果表明，该设定公于篇幅，表1~表3中仅列举了观测样本中的部式对于纯

5、时间延迟的一阶系统具有较好的控制效分数据·果·表1K的变化对PlD参数的影响Table1K,-e..e/0-12PlD/12031lle31原始数据的获取对象的特征参数最佳的PID参数带有纯时间延迟的一阶模型由下述传递函数KTLKPTITD来描述：12053.382827.571.87042050.845527.571.870G（s）EKe-Ls／（Ts+1），（1）122050.282027.591.874其中，K，T，L是被控对象的特征参数·202050.169127.571.871402050.084027.501.863对于数学模型

6、已知的高阶系统，可以采用次702050.048327.561.869最优降阶算法［7］得出其带有纯时间延迟的一阶802050.042127.441.843近似模型·对于数学模型未知的系统，工程上经常1002050.033527.381.843采用阶跃扰动法获取被控对象的特征参数·收稿日期：2004-10-04基金项目：国家自然科学基金资助项目（50474016）·作者简介：张福波（1970-），男，内蒙古赤峰人，东北大学博士研究生；王国栋（1942-），男，辽宁大连人，东北大学教授，博士生导师；张殿华（1963-），男，内蒙古赤峰人，东北大

7、学教授，博士生导师；刘相华（1953-），男，黑龙江双鸭山人，东北大学教授，博士生导师·756东北大学学报（自然科学版）第26卷表2T的变化对PlD参数的影响其中，a，a，a，b，b，b，c，c，c为常数，需123123123Table2T*+e,,e-.+/0PlD-/0.1/lle1要用曲线拟合的方法确定·对象的特征参数最佳的PID参数KTLKPTITD232参数的回归及5检验1230.7663.48870.871对式（3）两侧同时取对数，并且令1331.0134.75280.9421531.5377.37581.032y1Elg（KP

8、），y2Elg（TI），y3Elg（TD），1732.0569.97471.073x1Elg（K），x2Elg（T），x3Elg（L）·1932.58412.58901.0971