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基于特征模型的参数自校正PID控制算法

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图 ４ 工 况 发 生 变 化 时 的 偏 差 曲线
学模 型 ， 因此 ， 采用 基 于数学 模 型的 ＰＤ控 制效 果不 Ｉ
佳 。本文 利 用时 域 性 能指 标 上升 时 间 ｔ、 超调 量 。
［ ］涂亚 庆 ， ２ 李祖枢． 一种新 型 的仿人智 能控制器 的设计 方
法 ［ ］ 自动化学报 ，９ ４ ２ （ ）６ ６— ２ ． Ｊ． １９ ，０ ５ ：１ ６ ０
２ 特征模 型的建立
系统在 单位 阶跃 响应 下有 超 调 的 理想 偏 差 曲线
１ 仿人智能控 制器 的设计 思路
仿 人智 能 控 制 器 （ ＳＣ） 结 构 上 是 一 个 分 层 如 图 １所 示 。根据 上 升 时 间 ｔ 超 调 量 ｏ 及 峰值 时 ＨＩ 在 、 ｒ 。 递 阶 的信 息处 理 系统 』 。直 接控 制 层 面对 实 时控 制 间 ｔ 的要求 ， 对偏 差 曲线 进 行 分析 。通 常 允许 稳 态
刁伟 辽 杨玲 玲 ，
（． １ 广东省电力工业职业技术学校 ， 广东 广州 摘
５０ ２ ；． １５ ０ ２ 广东工业大学 自动化学院 ， 广东 广州
５０ ６ ） １００
要 ： 多实际的被控 对象控制过程 复杂 ， 以建 立精确 的数 学模 型。利 用时域性 能指标 ， 立（—） 息 许 难 建 ｅ 信 ｔ
的思想 ， 建立 （ ｅ—ｔ 信 息 空 间 上 的 特征 模 型 并 设 计 对 不 同特 征 区 间采 用 相 应 的控 制模 态 ， 实 际轨 迹 ） 使
ＰＤ控制 器 ， 论控 制 器 的参 数 自校 正 算 法 ， 善 对 较 好地 趋 近于理 想 轨迹 。 Ｉ 讨 改 象 工况 发生 变化 时 的控 制效 ８・
２ 。 ８ ６ ４ ２ ｏ
水利 电力机械
２０ ０ ７年 ６ 月
们
ｆ Ｉ ｝
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图 ３ 正 常 工 况 下 的偏 差 曲线
维普资讯
第２ ９卷 第 ６期
２０ ０ ７年 ６月
水利 电力机械
Ｗ ＡＴＥＲ ＣＯＮＳ ＥＲＶＡＮＣＹ ＆ ＥＬＥＣＴＲＩ Ｐ Ｃ ＯＷ ＥＲ ＭＡＣＨＩ ＮＥＲＹ
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ ６ １２ ．
Ｊｎ ２ ０ ｕ ．０ ７
・
信 息 技 术
空间上的特征模 型 ， 设计 ＰＤ控 制器及其参数的 自校正算法 。仿真 结果表 明 ， Ｉ 当对 象工况发 生变化 时控制 效
果较 好 。
关键词 ： 特征模型 ； 仿人 智能控制 器； 参数 自校 正
中 图分 类 号 ：Ｐ ８ Ｔ １ 文 献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０６— ４ ６ ２０ ）６— ０ ６—０ １０ ６４ （０ ７ ０ ０ ７ ３
・
基 于特征 模 型 的参数 自校 正 ＰＤ控 制 算 法 Ｉ
Ｃ ａａｔｒ ｔ ｏ ｅ ｂ ｓｄｐ ｒｍ ｔ ｅ —ａ ｊｓ ｎ Ｉ ｏ ｔ ｌ ｌ ｒ ｈ ｈ ｒｃｅｉ ｉ ｍ ｄ ｌ ａｅ ａａ ｅｅ ｓｌ — ｄｕｔ ｇＰ Ｄ ｃｎｒ ｇ ｉ ｍ ｓｃ ｒ ｆ ｉ ｏａ ｏｔ
（ ￡一￡）＋０ ０ ．５
（） １
， ＴＨ ＥＮ
， ∈
，
。
。
（）为 （）与 时 间 轴 之 间 的任 意 一 条 直 ｔ ｔ
线， 通常 采用 角平 分线 ， 是 于
收 稿 日期 ：０ ７一Ｏ ２０ ３—２ ２
作者简介 ： 刁伟辽（ ９４一） 男 ， １７ ， 广东五华人 ， 广东省电力工业 职业技术学校讲师 ， 从事火 电厂计算机控制技术与仿真方面的研究
问题采用产生式系统结构。知识库用三重序元 （ ， 误 差 △ ＝ｅ０ （ ）×５ ， ％ 定义 ｔ为偏 差达 到 ００ 的 ．５ 。 ｅ
，
） 述 ， 中 ＝ ｛ ， ， ， ） 特 征 模 时刻 ， 特征 点 Ａ（ ，． ５ ｏ ， （ ）为点 （ ，ｏ 描 其 。 … 为 即 ｔ ０ ０ ｅ） Ｌ ｔ ０ ｅ）和
型，
则 ＝ ｛ ， ， ， ） 控 制 模 态 集 ， 点 Ａ连接 的直 线 ， 。 … 为
（） ： ￡
ｒ
＝｛ ｌｔ ， ， 为 产 生 式 集 。 产 生 式 ｔ ｔ ， ２… ｔ ） ｏ ｏ ｏ ｏ （ ｉ＝１２， ，）可 表示 为 ， … ｑ
Ｉ Ｆ
∈
传 统 的 ＰＤ控 制 应 用 广 泛 ， Ｉ Ｉ ＰＤ控 制 器 的 设 计 式 中 ， 为特征 状态 ， 特征 信息 空 间划 分 的一 个 区 是 特征记 忆 Ａ之 间定 需要 根据 被控 对象 的数 学模 型 特性 设 计 控 制 律 。然 域 ； 是控 制 器输 出 与输入 、 而， 在实 际工 作 中 ， 多被控 对 象或 过 程 常 常具 有 非 量 或定 性关 系 的描 述 。 许 线性 、 变 、 时 变结 构 以及 各 种 不 确 定 性 ， 以 建 立 精 难 无 论是 定值 控 制还 是 伺 服 控 制 ， 制 过 程 总 是 控 确 的数学 模 型 。特 征模 型控 制 方 法可 以不依 赖 于 数 期 望 系统 的动态 响应 在 时相 空间 ｅ— —ｔ 为一 条理 。根据工 程需 要设 计 出期 望 的 输 出响 应 曲 学 模 型 ， 基本 思想 是 将 被 控 对 象 视 为一 个 黑 箱 系 想 轨迹 Ｊ 其 统， 只考 虑系 统 的输 入 输 出或 一些 特 征状 态 信 息 ， 利 线 ， Ｉ ＨＳＣ的设计 任务 是 以 实 际轨 迹 与理 想 轨 迹 的偏 用 这些 信息设 计控 制律 。本文 根 据仿 人 智 能控 制 差 为依 据 ， 空 间 进 行 划 分 ， 立 系 统 的特 征 模 型 ， 对 建

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基于系统辨识的PID参数自整定算法20081225

基于系统辨识的PID参数自整定算法20081225


Ke−SL G(S)= 1+ sT
其中一阶响应的特征参数k,L和T可以由图 3-2提取出来，求取这些参数对实际系统 其中一阶响应的特征参数 和 可以由图 提取出来， 提取出来 并不困难，首先对该系统进行阶跃输入激励，得出响应曲线， 并不困难，首先对该系统进行阶跃输入激励，得出响应曲线，再根据曲线得出这些 特征参数。并假设α=kL/T，则P, PI以及 以及PID控制器的参数也可以下表求出。若已知 控制器的参数也可以下表求出。 特征参数。并假设 ， 以及 控制器的参数也可以下表求出 系统的频率响应数据，即从Nyquist图形上直接得出剪切频率 和该点处的增益值 图形上直接得出剪切频率ω 系统的频率响应数据，即从 图形上直接得出剪切频率 K ，这样就可以得出 =2π/ω ，这时 这样就可以得出T 这时P,PI以及 以及PID控制器的参数也可以由表 求出。 控制器的参数也可以由表2-1求出 以及 控制器的参数也可以由表 求出。
j ( x+ p） φቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
）＝r G p （jω）＝r p e
）＝r , G c （jω）＝r c e jφc
22-10
d 而希望的频率响应为B=r s e j(π＋φ) ，这时有: 而希望的频率响应为B=r 这时有: B=
j( π＋φ+ p ) c φ
rcr p e
s ＝r s e j (π＋φ)
22-11
基于系统辨识的PID参数 基于系统辨识的PID参数 自整定算法及其应用
摘要 在常规PID控制中，确定PID控制器中的比例，积分， 在常规PID控制中，确定PID控制器中的比例，积分，微分作用参 PID控制中 PID控制器中的比例 数的过程称为PID参数整定。PID控制是目前最通用的控制方法 PID参数整定 控制是目前最通用的控制方法； 数的过程称为PID参数整定。PID控制是目前最通用的控制方法；目前 大多数DCS系统PID参数整定都是由工程师们采用试凑法手工整定， DCS系统PID参数整定都是由工程师们采用试凑法手工整定 大多数DCS系统PID参数整定都是由工程师们采用试凑法手工整定，这 种方法既费力，又费时，而且达不到满意的效果。这样就提出了PID PID参 种方法既费力，又费时，而且达不到满意的效果。这样就提出了PID参 数自整定的要求。本文从合成氨装置DCS系统中PID DCS系统中PID参数整定的实际出 数自整定的要求。本文从合成氨装置DCS系统中PID参数整定的实际出 介绍了几种国内外PID参数自整定方法， PID参数自整定方法 发，介绍了几种国内外PID参数自整定方法，分析了它们的优缺点及存 在的问题，提出了一种新的基于系统辨识的PID参数自整定算法。 PID参数自整定算法 在的问题，提出了一种新的基于系统辨识的PID参数自整定算法。论述 了系统辨识的相关知识， 了系统辨识的相关知识，并应用最小二乘递推算法推导出基于系统辨 识的PID自整定公式。 PID参数自整定算法在MATLAB环境下进行仿真 PID自整定公式 参数自整定算法在MATLAB环境下进行仿真； 识的PID自整定公式。将PID参数自整定算法在MATLAB环境下进行仿真； 把工业对象近似用二阶纯滞后来描述，构建了系统仿真模型， 把工业对象近似用二阶纯滞后来描述，构建了系统仿真模型，从而得 出了文中提到的Z 自整定法， 出了文中提到的Z-N自整定法，辐值相位裕度参数自整定法及本文提出 的基于系统辨识的PID参数自整定法的阶跃响应曲线； PID参数自整定法的阶跃响应曲线 的基于系统辨识的PID参数自整定法的阶跃响应曲线；通过以上仿真曲 线的对比，可以看出本文提出的基于系统辨识的PID PID参数自整定算法的 线的对比，可以看出本文提出的基于系统辨识的PID参数自整定算法的 优越性。 优越性。
pid参数自动整定方法

pid参数自动整定方法

PID参数自动整定方法1. 简介PID（Proportional-Integral-Derivative）是一种常用的控制算法，广泛应用于工业自动化系统中。

PID控制器通过对控制对象的测量值与设定值之间的偏差进行分析，根据比例、积分和微分三个参数来调节输出信号，使得系统能够快速、准确地达到设定值。

PID参数的选择对于控制系统的性能至关重要。

传统的手动整定方法需要经验丰富的工程师进行调试，耗时耗力且容易出错。

因此，自动整定方法应运而生。

本文将介绍几种常见的PID参数自动整定方法，并对其原理和优缺点进行详细讲解。

2. 常见的PID参数自动整定方法2.1 Ziegler-Nichols 方法Ziegler-Nichols 方法是最早提出的一种PID参数整定方法。

该方法通过实验确定系统的临界增益和临界周期，并根据这些数据计算出合适的PID参数。

具体步骤如下：1.将比例增益（Kp）设置为零。

2.逐渐增加比例增益（Kp），直到系统出现持续振荡。

3.记录下持续振荡时的比例增益（Ku）和周期（Tu）。

4.根据以下公式计算PID参数：–比例参数（Kp）：0.6 * Ku–积分参数（Ki）：1.2 * Ku / Tu–微分参数（Kd）：0.075 * Ku * TuZiegler-Nichols 方法的优点是简单易行，只需要进行一次实验即可确定PID参数。

然而，该方法仅适用于具有明显反应时间和振荡特性的系统，对于非线性系统和快速响应系统效果较差。

2.2 Cohen-Coon 方法Cohen-Coon 方法是一种改进的PID参数整定方法，旨在提高对非线性系统和快速响应系统的适应性。

具体步骤如下：1.将比例增益（Kp）设置为零。

2.逐渐增加比例增益（Kp），直到系统出现持续振荡。

3.记录下持续振荡时的比例增益（Ku）和周期（Tu）。

4.根据以下公式计算PID参数：–比例参数（Kp）：0.9 * Ku–积分参数（Ki）：(1.2 * Ku) / (Tu * 2)–微分参数（Kd）：(3 * Ku) * Tu / 40Cohen-Coon 方法相对于Ziegler-Nichols 方法，在非线性系统和快速响应系统上表现更好。

智能PID控制器的参数整定及实现

智能PID控制器的参数整定及实现

智能PID控制器的参数整定及实现智能PID控制器是一种能够自动调整PID控制器参数的控制器，它利用智能算法来优化PID参数，以获得更好的控制效果。

在实际应用中，智能PID控制器的参数整定是非常重要的环节，下文将详细介绍智能PID控制器参数整定的方法和实现。

一、智能PID控制器参数整定方法1.基于经验的整定方法：这种方法主要是根据经验和实际应用中的知识来进行PID参数的选择。

可以通过试错法、查找表、经验公式等手段来完成。

2.系统辨识法：这种方法是通过对控制对象进行实验，获取系统的动态响应曲线，然后通过辨识技术来确定PID参数。

常用的系统辨识方法包括阶跃法、脉冲法等。

3.优化算法：这种方法是利用优化算法来优化PID参数，以使控制系统性能指标达到最优。

常用的优化算法包括遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等。

二、智能PID控制器参数整定实现1.系统建模：首先需要对控制对象进行建模，获取系统的数学模型。

可以通过物理建模、经验建模等方法得到系统的传递函数或差分方程。

2.参数初始化：为了使智能PID控制器正常运行，需要对PID参数进行初始化。

一般情况下，可以根据系统经验和控制要求来设置初始值。

3.优化算法选择：根据实际情况选择合适的优化算法，并确定相应的目标函数和约束条件。

优化算法的选择应考虑算法的收敛性、计算效率和适应性等因素。

4.参数优化：根据所选的优化算法，对PID参数进行优化。

通过迭代的方式，不断调整参数，直至达到最优的控制效果。

5.参数调整策略：根据实际应用需求，制定合适的参数调整策略。

可以选择周期性调整策略、事件触发调整策略等，以保持参数的稳定性和稳定性。

6.参数验证：对优化后的参数进行仿真或实验验证，检验参数是否满足控制要求。

如果不满足要求，可以调整参数初始化值，并重新进行优化。

7.参数更新：如果控制对象存在变化或外界环境影响，需要及时更新PID参数。

可以采用在线优化算法来实现参数的动态更新。

通过以上步骤，智能PID控制器的参数整定可以得到满足实际应用需求的参数设置。

PID的自整定控制及其研究(模糊PID算法)

PID的自整定控制及其研究(模糊PID算法)


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关于论文使用授权的说明
本人完全了解内蒙古科技大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 学校有权保留送交论文的复印件， 允许论文被查阅和借阅； 学校可以公布 论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 （保密的论文在解密后应遵循此规定）
内蒙古科技大学 硕士学位论文 PID的自整定控制及其研究 姓名：石振华 申请学位级别：硕士 专业：控制理论与控制工程 指导教师：周先谱 20080602
内蒙古科技大学硕士学位论文
摘
要
PID 控制器从诞生至今，已经历了数十年的历史，并ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ因其优良的性能仍然是工业 自动化领域应用最为广泛的控制器。PID 控制器参数整定优劣与否，是 PID 控制器能否 获得良好性能的关键。迄今为止，各种整定 PID 控制器参数整定方法层出不穷，给 PID 控制器参数整定的研究带来了活力与契机。如 ZN 法、继电整定法等等。 继电整定法因其原理简单、实用且良好的控制效果，被广泛应用于工业控制中。但 它仍然是一种一次整定方法，在实际应用中，不能对具有高度非线性、参数时变及纯滞 后特性并受随机干扰影响的系统有效控制。这就要求在 PID 控制中不仅 PID 参数的整定 不依赖于对象的数学模型，而且 PID 参数能在线调整，这样才能获得理想的控制品质。 基于此，本文提出在继电测试法整定出 PID 参数初值的基础上，再利用模糊推理在 线调整 PID 参数值的策略。所以，这个方法不仅简单实现了一次在线整定，而且实现了 在线实时整定。为了论证模糊 PID 控制的优越性，本课题设计了基于 STC89C52 单片机 的直流电机 PWM 闭环调速系统，通过硬件调试，得出模糊 PID 控制优于普通 PID 控制的 结论。