一种单步控制参数最优的分数阶PID数字控制方法技术

本发明专利技术公开了一种单步控制参数最优的分数阶PID数字控制方法，属于电机、电力电子、机器人等的自动化控制技术领域，包括：对被控对象的阶跃响应进行数据采集；假定一个被控对象的数学模型，并得到与采集到的数据误差最小的数学模型；获取分数阶PID控制器的直接离散格式；得到分数阶PID控制器的控制参数；通过所述控制参数对被控对象进行控制。本发明专利技术还公开了实现上述方法的系统、设备、存储介质，与现有技术相比，本发明专利技术示例的技术方案能得到最优的单步控制参数，能有效地降低被控对象的超调量和稳定时间。

A fractional PID digital control method with single step optimal control parameters

The invention discloses a fractional-order PID digital control method with optimal single-step control parameters, which belongs to the technical field of automation control of motors, power electronics, robots, etc. It includes: data acquisition of step response of controlled objects; assuming a mathematical model of controlled objects, and obtaining data errors with collected data. Minimum mathematical model; obtain the direct discrete format of fractional order PID controller; get the control parameters of fractional order PID controller; control the controlled object through the control parameters. The invention also discloses the system, equipment and storage medium for realizing the above method. Compared with the existing technology, the technical scheme of the invention can obtain the optimal single-step control parameters, and can effectively reduce the overshoot and stability time of the controlled object.

【技术实现步骤摘要】
一种单步控制参数最优的分数阶PID数字控制方法
本专利技术属于电机、电力电子、机器人等的自动化控制
，具体的说是一种单步控制参数最优的分数阶PID数字控制方法。
技术介绍
分数阶PID控制器(Fractional-orderPIDcontroller，简称FOPID)是整数阶PID控制器(简称IOPID)的一般形式，由于分数阶PID控制器的控制参数比整数阶PID控制器多两个，故其调节更加灵敏，控制性能更加优良。目前的实现方法有模拟电路实现和数字实现。但模拟电路实现所需电路元器件多，精度低，因此现今的实现方法主要以数字实现为主。自从分数阶PID控制器的数字实现方法被提出以来，许多专家学者提出了多种数字实现方法。如李儒贵在期刊“电工技术学报”2014年第29卷第S1期提到的由Grunwald-Letnikov定义的微积分算子的时域数值近似算法(将由该方法得到的控制器记为DFOPID控制器)。该方法是目前使用最多的方法之一，但存在实现复杂的问题。FarshadMerrikh-Bayat在期刊“InternationalJournalofControl,Automation,andSy本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单步控制参数最优的分数阶PID数字控制方法，其特征是，包括：对被控对象的阶跃响应进行数据采集；假定一个被控对象的数学模型，并得到与采集到的数据误差最小的数学模型；获取分数阶PID控制器的直接离散格式；得到分数阶PID控制器的控制参数；通过所述控制参数对被控对象进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种单步控制参数最优的分数阶PID数字控制方法，其特征是，包括：对被控对象的阶跃响应进行数据采集；假定一个被控对象的数学模型，并得到与采集到的数据误差最小的数学模型；获取分数阶PID控制器的直接离散格式；得到分数阶PID控制器的控制参数；通过所述控制参数对被控对象进行控制。2.根据权利要求1所述的单步控制参数最优的分数阶PID数字控制方法，其特征是，所述对被控对象的阶跃响应进行数据采集，包括：采用阶跃信号作为激励信号，采集被控对象的开环阶跃相应数据。3.根据权利要求1所述的单步控制参数最优的分数阶PID数字控制方法，其特征是，所述对被控对象的阶跃响应进行数据采集之后，还包括：对采集到的数据进行预处理。4.根据权利要求3所述的单步控制参数最优的分数阶PID数字控制方法，其特征是，所述对采集到的数据进行预处理，包括：对采集到的数据进行滑动均值滤波，选取适当的窗口，消除数据中的毛刺，得到被控对象的开环阶跃响应曲线。5.根据权利要求1所述的单步控制参数最优的分数阶PID数字控制方法，其特征是，所述与采集到的数据误差最小的数学模型，通过以下步骤得到：利用量子粒子群优化算法寻找最优的模型系数；拟合被控对象的开环阶跃响应曲线。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立平，陈刚，尹昊，李婷婷，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34