一种PID控制方法、装置及设备制造方法及图纸

本申请公开了一种PID控制方法，包括：将δ(t)输入至第一跟踪器以获取输出的第一过渡信号；将δ(t)‑1输入至第二跟踪器以获取输出的第二过渡信号；δ(t)为单位阶跃信号；将第一过渡信号与预设比例参数初值的乘积确定为PID参数中的比例参数；将第二过渡信号与预设微分参数初值的乘积确定为PID参数中的微分参数；根据PID参数实时计算PID控制量；以便根据PID控制量对被控对象进行控制。本申请可实现光滑连续性调节，有效提高综合控制性能，改善时滞系统的时滞特性对系统控制效果的不良影响，避免系统超调和振荡的出现。本申请还公开了一种PID控制装置与设备，同样具有上述有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种PID控制方法、装置及设备
本申请涉及自动控制
，特别涉及一种PID控制方法、装置及设备。
技术介绍
PID控制是一种“基于误差来消除误差”的经典控制策略，目前仍是现代工业生产应用中使用最为广泛的自动控制方法。PID参数(包括比例参数、积分参数和微分参数)的调节对于改善PID控制效果是非常重要的。在工程控制中，根据误差的大小来合理选择这些参数的大小具有非常重要的实际意义。然而，随着社会的不断进步和发展，人们对于PID控制性能的要求也越来越高。同时，实际应用中的工业控制系统大多存在一些非线性环节，特别是时滞环节；这些环节的存在使得传统PID控制方法的控制效果已经无法满足现代化生产的性能要求。可见，如何改进现有的PID控制结构，以便有效提高综合控制性能，进而有效改善对非线性时滞系统的控制效果，是本领域技术人员所亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本申请的目的在于提供一种PID控制方法、装置及设备，以便有效地提高综合控制性能，进而有效改善对非线性时滞系统的控制效果。为解决上述技术问题，本申请提供一种PID控制方法，包括：将δ(t)输入至第一跟踪器以获取输出的第一过渡信号；将δ(t)-1输入至第二跟踪器以获取输出的第二过渡信号；δ(t)为单位阶跃信号；将所述第一过渡信号与预设比例参数初值的乘积确定为PID参数中的比例参数；将所述第二过渡信号与预设微分参数初值的乘积确定为所述PID参数中的微分参数；根据所述PID参数实时计算PID控制量；以便根据所述PID控制量对被控对象进行控制。可选地，所述第一跟踪器的表达式为：其中，fhan为最速控制综合函数；v1(k)为δ(t)的跟踪信号；v2(k)为δ(t)的微分信号；T1为所述第一跟踪器的积分步长；r1为所述第一跟踪器的速度因子；h1为所述第一跟踪器的滤波因子；δ1(k+1)为所述第一过渡信号。可选地，所述第二跟踪器的表达式为：其中，fhan为最速控制综合函数；x1(k)为δ(t)-1的跟踪信号；x2(k)为δ(t)-1的微分信号；T2为所述第二跟踪器的积分步长；r2为所述第二跟踪器的速度因子；h2为所述第二跟踪器的滤波因子；δ2(k+1)为所述第二过渡信号。可选地，所述PID参数中的积分参数为预设积分参数初值。可选地，所述根据所述PID控制量对被控对象进行控制包括：将所述PID控制量输入至跟踪微分器以获取所述PID控制量的跟踪信号和微分信号；根据所述PID控制量的跟踪信号和微分信号，采用预估控制算法实时计算预估控制量；将所述预估控制量输出至所述被控对象，以便对所述被控对象进行控制。可选地，所述跟踪微分器的表达式为：其中，fhan为最速控制综合函数；uPID(t)为所述PID控制量；u1(k)为uPID(t)的跟踪信号；u2(k)为uPID(t)的微分信号；T3为所述跟踪微分器的积分步长；r3为所述跟踪微分器的速度因子；h3为所述跟踪微分器的滤波因子。可选地，所述预估控制量的计算表达式为：u(k)＝u1(k)+βτ·u2(k)；其中，β为预估系数；τ为被控对象的时滞时间；u(k)为所述预估控制量。本申请还提供了一种PID控制装置，包括：第一跟踪器：用于对输入的δ(t)进行跟踪以输出第一过渡信号；第二跟踪器：用于对输入的δ(t)-1进行跟踪以输出第二过渡信号；PID控制器：用于将所述第一过渡信号与预设比例参数初值的乘积确定为PID参数中的比例参数；将所述第二过渡信号与预设微分参数初值的乘积确定为所述PID参数中的微分参数；根据所述PID参数实时计算PID控制量；以便根据所述PID控制量对被控对象进行控制。可选地，还包括：跟踪微分器：用于对输入的所述PID控制量进行跟踪和微分以获取所述PID控制量的跟踪信号和微分信号；预估控制器：用于根据所述PID控制量的跟踪信号和微分信号，采用预估控制算法实时计算预估控制量；将所述预估控制量输出至所述被控对象，以便对所述被控对象进行控制。本申请还提供了一种PID控制设备，包括：存储器：用于存储计算机程序；处理器：用于执行所述计算机程序以实现如上所述的任一种PID控制方法的步骤。本申请所提供的PID控制方法包括：将δ(t)输入至第一跟踪器以获取输出的第一过渡信号；将δ(t)-1输入至第二跟踪器以获取输出的第二过渡信号；δ(t)为单位阶跃信号；将所述第一过渡信号与预设比例参数初值的乘积确定为PID参数中的比例参数；将所述第二过渡信号与预设微分参数初值的乘积确定为所述PID参数中的微分参数；根据所述PID参数实时计算PID控制量；以便根据所述PID控制量对被控对象进行控制。可见，相比于现有技术，本申请所提供的PID控制方法中，通过为PID参数中的比例参数和微分参数设置相应合理的过渡过程，使其符合一般工程控制中比例参数和微分参数的经验选取规则，可使得系统的PID参数在不同的控制阶段均保持相应合理的取值，实现光滑连续性调节，从而有效提高PID控制方法的综合控制性能，进而有效改善时滞系统的时滞特性对系统控制效果的不良影响，避免系统超调和振荡的出现。本申请所提供的PID控制设备可以实现上述PID控制方法，同样具有上述有益效果。附图说明为了更清楚地说明现有技术和本申请实施例中的技术方案，下面将对现有技术和本申请实施例描述中需要使用的附图作简要的介绍。当然，下面有关本申请实施例的附图描述的仅仅是本申请中的一部分实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图，所获得的其他附图也属于本申请的保护范围。图1为本申请所提供的一种PID控制方法的流程图；图2为本申请所提供的一种PID控制方法的控制原理图；图3为本申请所提供的又一种PID控制方法的控制原理图；图4为采用图3所示PID控制方法时被控对象的单位阶跃响应曲线；图5为图3所示PID控制方法中的预估控制量的变化曲线图；图6为图3所示PID控制方法中的误差信号的变化曲线图；图7为图3所示PID控制方法中的比例参数的变化曲线图；图8为图3所示PID控制方法中的微分误差信号的变化曲线图；图9为图3所示PID控制方法中的微分参数的变化曲线图；图10为本申请所提供的一种PID控制装置的结构框图；图11为本申请所提供的又一种PID控制装置的结构框图。具体实施方式本申请的核心在于提供一种PID控制方法、装置及设备，以便有效地提高综合控制性能，进而有效改善对非线性时滞系统的控制效果。为了对本申请实施例中的技术方案进行更加清楚、完整地描述，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行介绍。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。请参考图1，图1为本申请所提供的一种PID控制方法的流程图，主要包括以下步骤：步骤1：将δ(t)输入至第一跟踪器以获取输出的第一过渡信号δ1(t)；将δ(t)-1输入至第二跟踪器以获取输出的第二过渡信号δ2(t)；其中，δ(t)为单位阶跃信号。步骤2：将第一过渡信号δ1(t)与预设比例参数初值Kp0的乘积确定为PID参数中的比例参数Kp；将第二过渡信号δ2(t)与预设微分参数初本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PID控制方法，其特征在于，包括：将δ(t)输入至第一跟踪器以获取输出的第一过渡信号；将δ(t)‑1输入至第二跟踪器以获取输出的第二过渡信号；δ(t)为单位阶跃信号；将所述第一过渡信号与预设比例参数初值的乘积确定为PID参数中的比例参数；将所述第二过渡信号与预设微分参数初值的乘积确定为所述PID参数中的微分参数；根据所述PID参数实时计算PID控制量；以便根据所述PID控制量对被控对象进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种PID控制方法，其特征在于，包括：将δ(t)输入至第一跟踪器以获取输出的第一过渡信号；将δ(t)-1输入至第二跟踪器以获取输出的第二过渡信号；δ(t)为单位阶跃信号；将所述第一过渡信号与预设比例参数初值的乘积确定为PID参数中的比例参数；将所述第二过渡信号与预设微分参数初值的乘积确定为所述PID参数中的微分参数；根据所述PID参数实时计算PID控制量；以便根据所述PID控制量对被控对象进行控制。2.根据权利要求1所述的PID控制方法，其特征在于，所述第一跟踪器的表达式为：其中，fhan为最速控制综合函数；v1(k)为δ(t)的跟踪信号；v2(k)为δ(t)的微分信号；T1为所述第一跟踪器的积分步长；r1为所述第一跟踪器的速度因子；h1为所述第一跟踪器的滤波因子；δ1(k+1)为所述第一过渡信号。3.根据权利要求1所述的PID控制方法，其特征在于，所述第二跟踪器的表达式为：其中，fhan为最速控制综合函数；x1(k)为δ(t)-1的跟踪信号；x2(k)为δ(t)-1的微分信号；T2为所述第二跟踪器的积分步长；r2为所述第二跟踪器的速度因子；h2为所述第二跟踪器的滤波因子；δ2(k+1)为所述第二过渡信号。4.根据权利要求1所述的PID控制方法，其特征在于，所述PID参数中的积分参数为预设积分参数初值。5.根据权利要求1至4任一项所述的PID控制方法，其特征在于，所述根据所述PID控制量对被控对象进行控制包括：将所述PID控制量输入至跟踪微分器以获取所述PID控制量的跟踪信号和微分信号；根据所述PID控制量的跟踪信号和微分信号，采用预估控制算法实时计算预估控制量；将所述预估控制量输出至所述被控对象，以便对所述被...

【专利技术属性】
技术研发人员：高健，刘亚超，王晓亮，张学志，张揽宇，陈新，陈云，贺云波，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44