[发明专利]一种基于传统PID控制器附加二次比例系数的自适应参数整定方法

说明书

本发明涉及一种基于传统PID控制器附加二次比例系数的自适应参数整定方法，其在PID控制器中加入了关于系统偏差的二次项，这样使得比例系数随着系统偏差在不断地改变，增加了灵活性，本发明针对此类PID控制器进行了整定方法的研究，通过选择加入二次比例参数的时机来完整该控制器的参数整定，优化后的方法的稳定性更强，抗干扰能力强，且适用性广。

技术领域

本发明涉及自动控制器领域，具体涉及一种基于传统PID控制器附加二次比例系数的自适应参数整定方法。

背景技术

在工业的发展过程中，随着智能化水平的提升，新的控制方法也在不断地被提出，但是这些方法在实际应用上，都没有很好的效果，传统的PID控制方法应用比例仍达到90％以上。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

传统的PID控制方法虽然简单易行，通用性好，但是也有其弊端，在使用固定的PID参数时，会使得对不同偏差要求不同的响应速度难以实现，在目前，也有模糊PID的方法可使用，但是这种方法的缺点是需要建立适当的规则库，然而这个过程及其的耗时间，而且需要大量的实验数据支持，以至于大家对于这种方法的使用没有那么的广泛。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于此，在调试AGV小车的过程中，本发明提出了一种新的基于传统PID控制器附加二次比例系数的自适应参数整定方法，这种方法可以解决PID参数对于系统偏差响应的适应性不够的缺陷，同时也不需要模糊PID建立规则库所需要的大量时间和精力。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于传统PID控制器附加二次比例系数的自适应参数整定方法，所述整定方法包括如下步骤：

S1：先使用临界比例法，将PID控制器作为纯比例控制器，在输入端加入阶跃响应，在实际调试的过程中，在输入端加入一个输入偏差来观察扰动，并且采集系统误差，调整比例系数Kp的数值来使整个系统对阶跃输入的响应达到临界状态，而这个临界状态需要同时满足如下两个条件(1)-(2)：

条件(1)：系统响应的超调量σ尽量的小，满足系统的误差要求；

σ＝(Y(t_m)-Y(∞))/Y(∞)*100％

Y(t_m)为系统响应最大偏离值；Y(∞)为系统稳定时的响应值；

条件(2)：设置调节时间t_s到达并保持在终值±5％内所需最短时间，使得系统响应的调节能力能够矫正系统偏差；

S2：加入微分系数，在对数据进行分析的基础上应用凑试法，进一步缩小超调量，最终能够确定微分系数Kd的大致范围，在此基础上，经过反复调试会得到一个较为合理的值，此时就是所述二次比例系数的加入时机；

S3：设置传统PID控制器控制参数中的比例系数Kp相应于系统误差的关系为二次型函数，此时比例系数Kp即为所述的二次比例系数，随着系统误差的增大，Kp做出二次的变化，其满足以下公式：