一种适用于一阶时滞积分系统的PID控制器参数整定方法技术方案

本发明专利技术具体是一种适用于一阶时滞积分系统的PID控制器参数整定方法，该方法是采用如下步骤实现的：步骤一：确定一阶时滞积分系统的延迟时间T

【技术实现步骤摘要】
一种适用于一阶时滞积分系统的PID控制器参数整定方法


[0001]本专利技术涉及PID控制器，具体是一种适用于一阶时滞积分系统的PID控制器参数整定方法。

技术介绍

[0002]PID控制器作为一种控制回路反馈机制，通过良好的参数整定，可以有效地保持系统的稳定性，而不会产生稳态误差。在现有技术条件下，PID控制器参数整定方法主要包括两种：第一种是基于受控目标的已知数学模型的理论计算整定法，该方法存在的问题是：当系统由于传感器或额外滤波器等不确定因素导致延迟时间时，该方法无法保证系统稳定，因此其不适用于一阶时滞积分系统。第二种是基于操作经验和多次试错的手动调参整定法，该方法存在的问题是：一、该方法具有不确定性和繁琐性，因此其存在整定效果差、整定速度慢的问题。二、当该方法应用于积分系统时，PID参数为固定值，无法随着积分增益的变化而变化，因此该方法无法实现对积分系统的动态PID控制，而只能实现对积分系统的恒定PID控制，由此导致系统响应速度慢且误差大。基于此，有必要专利技术一种适用于一阶时滞积分系统的PID控制器参数整定方法，以解决现有的PID控制器参数整定方法不适用于一阶时滞积分系统、整定效果差、整定速度慢、应用于积分系统时导致系统响应速度慢且误差大的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了解决现有的PID控制器参数整定方法不适用于一阶时滞积分系统、整定效果差、整定速度慢、应用于积分系统时导致系统响应速度慢且误差大的问题，提供了一种适用于一阶时滞积分系统的PID控制器参数整定方法。
[0004]本专利技术是采用如下技术方案实现的：一种适用于一阶时滞积分系统的PID控制器参数整定方法，该方法是采用如下步骤实现的：步骤一：确定一阶时滞积分系统的延迟时间T
d
；步骤二：对一阶时滞积分系统进行分析，列出一阶时滞积分系统的传递函数，确定一阶时滞积分系统的积分增益X的函数表达式，并利用传感器测得一阶时滞积分系统的积分增益X的初始值X0；步骤三：根据积分增益X的初始值X0，利用Matlab/Simulink软件对一阶时滞积分系统进行手动参数整定，得到一阶时滞积分系统的PID参数的初始整定值；所述PID参数的初始整定值包括：比例系数K
p
的初始整定值K
p0
、积分系数K
i
的初始整定值K
i0
、微分系数K
d
的初始整定值K
d0
、微分滤波器系数K
n
的初始整定值K
n0
；步骤四：根据延迟时间T
d
、积分增益X的初始值X0、PID参数的初始整定值，计算得到一阶时滞积分系统的整定常数，并将整定常数代入一阶时滞积分系统的PID控制器中；所述整定常数包括：第一整定常数a、第二整定常数b、第三整定常数c、第四整定常数e；整定常数
的计算公式如下：a=K
p0
T
d
/X0；b=K
i0
T
d2
/X0；c=K
d0
/X0；e=K
n0
T
d
；步骤五：利用传感器测得一阶时滞积分系统在运行过程中积分增益X的实时值X
s
，并将积分增益X的实时值X
s
传输至PID控制器中；步骤六：PID控制器根据延迟时间T
d
、整定常数、积分增益X的实时值X
s
，计算得到PID参数的实时整定值；所述PID参数的实时整定值包括：比例系数K
p
的实时整定值K
ps
、积分系数K
i
的实时整定值K
is
、微分系数K
d
的实时整定值K
ds
、微分滤波器系数K
n
的实时整定值K
ns
；PID参数的实时整定值的计算公式如下：K
ps
=aX
s
(1/T
d
)；K
is
=bX
s
(1/T
d2
)；K
ds
=cX
s
；K
ns
=e/T
d
；步骤七：PID控制器根据PID参数的实时整定值对一阶时滞积分系统进行动态PID控制。
[0005]本专利技术所述的一种适用于一阶时滞积分系统的PID控制器参数整定方法通过采用全新的整定原理，实现了快速、稳定、准确地进行参数整定。与现有的PID控制器参数整定方法相比，本专利技术具备了如下优点：其一，与理论计算整定法相比，本专利技术不再基于受控目标的已知数学模型进行参数整定，而是基于明确的整定公式进行动态参数整定，即使当系统由于传感器或额外滤波器等不确定因素导致延迟时间时，本专利技术也能够保证系统稳定，因此其完全适用于一阶时滞积分系统。其二，与手动调参整定法相比，本专利技术只需在Matlab/Simulink软件中进行一次手动参数整定，之后便可基于明确的整定公式进行动态参数整定，由此具备了如下优点：一、本专利技术消除了参数整定的不确定性和繁琐性，由此具备了整定效果好、整定速度快的优点。二、当本专利技术应用于积分系统时，PID参数会随着积分增益的变化而变化，因此本专利技术实现了对积分系统的动态PID控制，由此使得系统响应速度快且误差小。
[0006]本专利技术有效解决了现有的PID控制器参数整定方法不适用于一阶时滞积分系统、整定效果差、整定速度慢、应用于积分系统时导致系统响应速度慢且误差大的问题，适用于一阶时滞积分系统。
附图说明
[0007]图1是本专利技术的原理框图。
[0008]图2是采用本专利技术控制开关磁阻电机的电感电流的响应图。
[0009]图3是采用现有的PID控制器参数整定方法控制开关磁阻电机的电感电流的响应图。
具体实施方式
[0010]一种适用于一阶时滞积分系统的PID控制器参数整定方法，该方法是采用如下步骤实现的：步骤一：确定一阶时滞积分系统的延迟时间T
d
；步骤二：对一阶时滞积分系统进行分析，列出一阶时滞积分系统的传递函数，确定一阶时滞积分系统的积分增益X的函数表达式，并利用传感器测得一阶时滞积分系统的积分增益X的初始值X0；步骤三：根据积分增益X的初始值X0，利用Matlab/Simulink软件对一阶时滞积分系统进行手动参数整定，得到一阶时滞积分系统的PID参数的初始整定值；所述PID参数的初始整定值包括：比例系数K
p
的初始整定值K
p0
、积分系数K
i
的初始整定值K
i0
、微分系数K
d
的初始整定值K
d0
、微分滤波器系数K
n
的初始整定值K
n0
；步骤四：根据延迟时间T
d
、积分增益X的初始值X0、PID参数的初始整定值，计算得到一阶时滞积分系统的整定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于一阶时滞积分系统的PID控制器参数整定方法，其特征在于：该方法是采用如下步骤实现的：步骤一：确定一阶时滞积分系统的延迟时间T
d
；步骤二：对一阶时滞积分系统进行分析，列出一阶时滞积分系统的传递函数，确定一阶时滞积分系统的积分增益X的函数表达式，并利用传感器测得一阶时滞积分系统的积分增益X的初始值X0；步骤三：根据积分增益X的初始值X0，利用Matlab/Simulink软件对一阶时滞积分系统进行手动参数整定，得到一阶时滞积分系统的PID参数的初始整定值；所述PID参数的初始整定值包括：比例系数K
p
的初始整定值K
p0
、积分系数K
i
的初始整定值K
i0
、微分系数K
d
的初始整定值K
d0
、微分滤波器系数K
n
的初始整定值K
n0
；步骤四：根据延迟时间T
d
、积分增益X的初始值X0、PID参数的初始整定值，计算得到一阶时滞积分系统的整定常数，并将整定常数代入一阶时滞积分系统的PID控制器中；所述整定常数包括：第一整定常数a、第二整定常数b、第三整定常数c、第四整定常数e；整定常数的计算公式如下：a=K
p0
T
d
/X0；b=K
i0
T
d2
/X0；c=K...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海涛，王瑞浩，陈燕，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：