PID最小方差控制在参数整定中的应用.pdf

PID最小方差控制在参数整定中的应用.pdf

ID:52340131

大小:185.39 KB

页数:3页

时间:2020-03-26

PID最小方差控制在参数整定中的应用.pdf_第1页
PID最小方差控制在参数整定中的应用.pdf_第2页
PID最小方差控制在参数整定中的应用.pdf_第3页
资源描述:

《PID最小方差控制在参数整定中的应用.pdf》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库

1、研究与应用化工自动化及仪表,2010,37(1):73—75ControlandInstrumentsinChemicMIndustryPID最小方差控制在参数整定中的应用严放,张浞,钱飞,王资法(南京工业大学自动化与电气工程学院,南京210009)摘要:流程工业的控制回路中90%以上都使用PID控制器,在线PID参数整定方法一直是一个有很大意义却比较难解决的工程问题。PID最小方差性能评价常用于评价控制性能,然而其得出的最优PID参数往往并不适用于实际系统,当出现问题时需要重新加阶跃响应整定PID参数。将PID最小方差

2、控制和系统传统的动态性能指针评价方法结合使用,通过系统传统的动态性能指针的要求给出PID参数的取值范围,再根据过程输出方差随PID参数变化而变化的趋势整定PID参数,该方法在实验装置的参数整定中得到了验证。关键词:控制性能评价;PID控制;最小方差;PID参数整定中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1000-3932(2010)01-00"/3-031引言流程工业控制回路中PID控制器的广泛应用使PID参数的整定一直是控制问题的焦点,然而常规整定方法一般都需要整定参数后加阶跃响应,这样耗时耗力,于是在线整定PI

3、D参数就有很重要的意义,这也是目前研究投入较少的问题。PID最小方差性能评价的提出很好地解决了在线控制性能评价的问题,在不需要加额外扰动,也不需要重新加阶跃响应的条件下,就可以对系统控制性能做出评价,十分方便。同时它还给出了最优PID参数,即过程输出为最小方差下的PID参数⋯。然而,通过PID最小方差性能评价得出的最优PID参数往往显得不太合理,比如有时候比例系数显得过小或过大;积分时间显得过小。这些不合理的情形下,控制回路的动态性能显然会受到很大影响,如比例系数很大,系统超调量过大且易产生震荡;比例系数过小,系统响应时

4、间慢;积分时间小,积分作用强,导致系统过于滞后稳定性减弱;微分时间长,系统对于噪声的干扰抵抗力弱等,这就需要通过传统PID参数整定方法给出PID参数取值允许的范围,再将在该范围内改变PID参数时控制器的输出方差与PID最小方差进行比较,综合讨论以得到折衷的方案嵋J。2研究对象及背景知识简介2.1研究对象过程被控对象为单水箱的液位,通过过程的飞升曲线(图1)对过程进行辨识,过程传递函数:Gp㈤=矗e一.式中:K=2.5;T=180;r=18。如图2所示,当PID参数为:比例系数疋=3,积分时间Ti=50,微分时间瓦=0时,

5、系统实际液位阶跃响应曲线为实线;将辨识出的过程模型代入程序按以上PID参数进行仿真后阶跃响应曲线为虚线。基量\jj一链丑Nj翌铡怒肝J,链时间/8图l单水箱液位飞升曲线图2PID液位控制仿真与实际曲线比较可以看出,两条曲线的动态特性很相近,说明对过程的辨识比较精确,可以代替实际模型,以便用MATlAB对其进行P1D参数整定。2.2PID最小方差指标文献[3]提出了一种用PID控制能实现的最小方差的理论计算方法,在这种方法中,给出了以PID参数为自变量的死循环输出的直接表达式,提出了收稿日期:2009—11—10(修改稿)

6、·74·化工自动化及仪表第37卷用迭代算法计算最优可达PID控制回路性能及相应的最优PID参数。3PID参数整定3.1常规方法如图3,只加比例控制,系数从1~3,依次增加0.2,阶跃响应曲线从下往上。图3比例系数疋的整定皇毫专q甓镪墨图6PID控制稳态液位曲线如图4,取K=1·5,加上积分控制,积分时间从图7预处理后的液位数据30~200,阶跃响应曲线从上往下。图4微分时问f的整定如图5,最后取K=1.5,正=50,加上微分控制(微分时间从1—30,依次加5)阶跃响应曲线从上往下。图5微分时间%的整定可以看出微分信号虽然

7、减小超调量,却会增大调整时间,而且在上升时间处不稳定,故微分信号不PID最小方差性能评价的迭代时给出估计范围):r0≤K≤3{30≤t≤200L0≤n≤20当PID参数为K=0.3,E=50,乃=0时,得PID最小方差是随机性指针,要求操作的数据进行PID最小方差性能评价后,得出的性能指标及最优PID参数如下:K,=0.0259,r=190,Td=3;a9=0.9432显然,比例系数有些小,积分时间有些大;这样比例作用和积分作用较微弱。而以此PID参数控制的系统阶跃响应随线如图8所示。丑州测删怒胛jj蓬时间/8图8PID

8、最小方差控制最优参数下的阶跃响应曲线显然,系统的响应时间过于缓慢,这都是由于比例作用过于微弱所致。4比较和分析我们可以通过分析当PID参数变化时,PID控制器的输出方差的变化来判断PID参数对PID控制器的输出方差的影响。我们假设此时PID参数为最优解,固定其中两个,变化剩下的一个,观察系统方差的变化趋势。首先固定t

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文

此文档下载收益归作者所有

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文
温馨提示:
1. 部分包含数学公式或PPT动画的文件,查看预览时可能会显示错乱或异常,文件下载后无此问题,请放心下载。
2. 本文档由用户上传,版权归属用户,天天文库负责整理代发布。如果您对本文档版权有争议请及时联系客服。
3. 下载前请仔细阅读文档内容,确认文档内容符合您的需求后进行下载,若出现内容与标题不符可向本站投诉处理。
4. 下载文档时可能由于网络波动等原因无法下载或下载错误,付费完成后未能成功下载的用户请联系客服处理。