[发明专利]一种模糊自整定PID控制方法及系统

说明书

本申请公开了一种模糊自整定PID控制方法，包括分别利用跟踪器和微分器获取误差跟踪信号和误差微分信号；跟踪器和微分器相互独立；采用模糊自整定PID算法，根据误差跟踪信号和误差微分信号进行PID参数自整定，根据自整定后的PID参数计算总控制量，并输出至被控对象，以便对被控对象进行调节控制。本申请采用相互独立的跟踪器和微分器，可通过合理设置跟踪器和微分器各自的相关参数，来分别获取性能较好的误差跟踪信号和误差微分信号，避免了进行信号跟踪时的相位延迟问题与进行信号微分时的噪声放大、波形失真问题之间的矛盾，进而有效提高整体控制效果。本申请还公开了一种模糊自整定PID控制系统，同样具有上述有益效果。

技术领域

本申请涉及自动控制技术领域，特别涉及一种模糊自整定PID控制方法及系统。

背景技术

PID控制技术目前仍是工业现场中所普遍使用的基础过程控制技术。模糊自整定PID控制技术在经典PID控制技术的基础上结合了模糊智能控制技术与PID参数自整定技术，根据误差信号及误差信号的微分信号来输出合理的总控制量，使被控对象具有相对较好的动态性能和静态性能。

现有技术中，为了解决PID控制过程中快速性和超调之间的矛盾，利用了自抗扰控制中的跟踪微分器来对系统的误差信号进行跟踪和微分，以便根据得到的跟踪信号和微分信号进行模糊自整定PID控制。

但是，由于现有技术中是使用同一跟踪微分器来输出跟踪信号和微分信号的，即用于产生跟踪信号的相关参数与用于产生微分信号的相关参数完全相同，而同一套参数是无法同时得到完美的跟踪信号和微分信号的，所以跟踪信号的相位延迟问题和微分信号的噪声放大、波形失真问题总是无法同时解决，使得两个信号之间存在着矛盾。

由此可见，采用何种模糊自整定PID控制方法以便同时解决进行信号跟踪时的相位延迟问题和进行信号微分时的噪声放大、波形失真问题，进而提高控制效果，是本领域技术人员所需要解决的重要技术问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种模糊自整定PID控制方法及系统，以便有效地同时解决信号跟踪时的相位延迟问题和信号微分时的噪声放大、波形失真问题，进而提高控制效果。

为解决上述技术问题，本申请提供一种模糊自整定PID控制方法，包括：

分别利用跟踪器和微分器获取误差跟踪信号和误差微分信号；所述跟踪器和所述微分器相互独立；

采用模糊自整定PID算法，根据所述误差跟踪信号和所述误差微分信号进行PID参数自整定，根据自整定后的PID参数计算总控制量，并输出至被控对象，以便对所述被控对象进行调节控制。

可选地，所述分别利用跟踪器和微分器获取误差跟踪信号和误差微分信号包括：

分别利用第一跟踪器和第二跟踪器获取系统输入信号的第一跟踪信号和系统输出信号的第二跟踪信号；分别利用第一微分器和第二微分器获取所述系统输入信号的第一微分信号和所述系统输出信号的第二微分信号；

将所述第一跟踪信号与所述第二跟踪信号之差作为所述误差跟踪信号；将所述第一微分信号与所述第二微分信号之差作为所述误差微分信号。

可选地，所述跟踪器的表达式为：

其中，v为所述跟踪器的输入信号；v1为v的跟踪信号；v2为v1的微分信号；T1为所述跟踪器的积分步长；r1为所述跟踪器的速度因子；h1为所述跟踪器的滤波因子；n为预报补偿步长，n>1。

可选地，n∈[2,2h1T1]。

可选地，所述微分器的表达式为：