PID参数自整定算法研究及应用

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PID控制是最早发展起来的控制策略之一,由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高,被广泛应用于工业过程控制,尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统.而实际工业生产过程往往具有非线性、时变性不确定,难以建立精确的数学模型,应用常规PID控制器不能达到理想的控制效果;在实际生产现场中,由于受到参数整定方法的困扰,常规PID控制器参数往往整定效果不良、性能欠佳,对运行工况的适应性很差.针对这些问题,本文提出了简单实用的PTD参数整定方法.本文按照常规PID整定方法和智能PID整定方法两类对PID参数的多种整定方法进行了分析,指出了各种方法的优缺点和适应的控制系统.在此基础上,根据不同的系统控制要求,分别提出了基于ITAE最优的GITAE参数整定法及基于模糊控制的PID参数整定方法,对不同整定方法的系统响应进行了比较,并分别应用MATLAB进行了仿真.GITAE法能够获得比ITAE更优的响应曲线以及更大的稳定裕度.特别是当时滞比很小时,ITAE的优化结果有很大的超调,而GITAE的优化结果超调很小;当时滞比很小及很大时,ITAE优化结果的幅值裕度不能满足工程实际要求(大于6dB),而GITAE能克服这一缺陷.PID参数的模糊整定不需要控制对象的特征参数等先验知识,减少了因被控对象的数学描述不明确而产生的误差.应用模糊方法进行整定后的系统响应速度加快,调节精度提高,稳定性能变好,具有较好的鲁棒性.作者将以上两种PID参数自整定方法应用于闭环恒压供水控制系统,均取得了良好的控制效果.
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