第八章-PID控制器的参数整定

控制系统仿真与CAD国家级精品课程2020/5/291/14国家级精品课程控制系统仿真与CAD第八章PID控制器的参数整定东北大学信息学院薛定宇控制系统仿真与CAD国家级精品课程2020/5/292/14PID类控制器的参数整定PID类控制器是工业过程中应用最广泛的一类控制器本章主要内容PID控制系统的结构PID控制器的参数整定方法经典方法、其他方法PID控制器的设计程序最优PID控制器设计界面——OptimPID控制系统仿真与CAD国家级精品课程2020/5/293/148.1PID控制器的结构PID控制系统的结构由误差信号e(t)过去、现在和将来的信息生成控制信号，去控制受控对象PID控制器的典型结构（并联结构）控制系统仿真与CAD国家级精品课程2020/5/294/14其Laplace变换为实际应用的PID为PID控制器的标准结构为其Laplace变换为控制系统仿真与CAD国家级精品课程2020/5/295/14离散PID控制器并联PID控制器MATLAB函数pid()和pidstd()可用PID控制器的其他变形积分分离式PID离散增量式PID控制器控制系统仿真与CAD国家级精品课程2020/5/296/148.2PID控制器参数整定方法过程受控对象的低阶近似FOPDT模型由响应曲线识别、基于频域响应的近似方法、次最优降阶方法等MATLAB函数例控制系统仿真与CAD国家级精品课程2020/5/297/141942,Ziegler-Nichols整定算法经验公式MATLAB函数控制系统仿真与CAD国家级精品课程2020/5/298/14例Ziegler-Nichols法设计控制器受控对象FOPDT近似特征参数K=1,L=2.7639,T=2.2361Ziegler-Nichols控制器设计控制效果不佳，需要改进控制系统仿真与CAD国家级精品课程2020/5/299/14PID控制器设计小结这里介绍的是书中第八章的一个部分设计思路找一个FOPDT的近似模型：getfopdt()根据模型设计控制器：ziegler()设计方法有无数，只介绍ZIegler-Nichols介绍了两个PID控制器设计界面pid_tuner：总结前人算法，用界面实现optimpid：可以解决其他算法无法求解的问题，控制效果最好控制系统仿真与CAD国家级精品课程2020/5/2910/14OptimPID程序界面OptimPID控制器界面比现在控制器设计程序都好，对已知对象模型的系统来说可以直接使用，简单易用，无需命令，特点：PID控制器结构、支持驱动饱和的非线性环节全局最优化方法，得出真正的最优控制器针对伺服控制，SISO受控对象任意复杂可以人为选择超调量等约束不同目标函数的选择，推荐ITAE指标可视优化，观察优化的进程程序结构易读，可以容易地扩展控制系统仿真与CAD国家级精品课程2020/5/2911/14改进的PID控制器参数整定方法各种各样的改进AidanO’Dwyer.HandbookofPIandPIDcontrollertuningrules.ImperialCollegePress,2003对FOPDT模型，PID_Tuner界面可以直接用于PI或PID控制器参数的直接整定设计界面存在的问题其他类型的受控对象模型没有现成的设计界面，只能根据算法自己编程设计Sisotool界面能解决的问题局限性也很大无法处理复杂结构和非线性环节控制系统仿真与CAD国家级精品课程2020/5/2912/14OptimPID——最优PID控制器设计界面针对伺服控制的经典结构OptimPID特点无须用户编程，程序界面直接可用支持驱动饱和非线性环节、超调量约束等任意复杂的非线性系统模型线性系统模型无需编写一条程序，MATLAB新版本下支持内部延迟的模型可视优化、全局优化版本只支持MATLABR2009a之后版本控制系统仿真与CAD国家级精品课程2020/5/2913/14例可以转换为内部延迟的受控对象受控对象的MATLAB/Simulink描述mod_lti.mdlMATLABR2011b以后版本支持内部延迟？早期版本得给对象画出Simulink模型mod_1.mdl控制系统仿真与CAD国家级精品课程2020/5/2914/14