[发明专利]一种输入限幅PI控制方法

摘要

本发明提出了一种输入限幅PI控制方法。所述控制方法对PI控制器的输入进行限幅，当被控对象的期望输出值aref与实际输出yout(t)之差e(t)大于设定的正限幅值emax时，控制PI控制器的输入等于正限幅值emax，当被控对象的期望输出值aref与实际输出yout(t)之差e(t)小于负限幅值‑emax时，控制PI控制器的输入等于负限幅值‑emax，当被控对象的期望输出值aref与实际输出yout(t)之差e(t)的绝对值小于等于正限幅值emax时，控制PI控制器的输入等于被控对象的期望输出值aref与实际输出yout(t)之差e(t)，通过对PI调节器的输入进行限幅，可以有效减少被控对象的实际输出yout(t)的超调量。

主权项

1.一种用于PI控制器的输入限幅PI控制方法，其特征在于包括如下步骤：第一步，粗略确定PI控制器表达式中的比例系数K_p、积分系数K_I；第二步，当被控对象的期望输出值a_ref与实际输出y_out(t)之差e(t)大于设定的正限幅值e_max时，控制PI控制器的输入等于正限幅值e_max，当被控对象的期望输出值a_ref与实际输出y_out(t)之差e(t)小于负限幅值‑e_max时，控制PI控制器的输入等于负限幅值‑e_max，当被控对象的期望输出值a_ref与实际输出y_out(t)之差e(t)的绝对值小于等于正限幅值e_max时，控制PI控制器的输入等于被控对象的期望输出值a_ref与实际输出y_out(t)之差e(t)；第三步，每次同时按照比例增大PI控制器表达式中的比例系数K_p、积分系数K_I 10％直到被控对象输出曲线的超调量δ与调节时间t_max均满足设定的要求为止；所述粗略确定PI控制器表达式中的比例系数K_p、积分系数K_I是指：将PI控制器的输出量u(t)作为被控对象的输入，被控对象的期望输出值a_ref与实际输出y_out(t)之差e(t)作为PI控制器的输入，保持PI控制器的积分系数K_I为0且按照步长1逐渐增大PI控制器的比例系数K_p，当比例系数为K_pfinal时，被控对象的输出y_out(t)在设定的调节时间t_max内达到期望输出值a_ref的±5％范围内并且保持稳定，则确定PI控制器的比例系数K_p＝0.8K_Pfinal，然后保持比例系数K_p＝0.8K_Pfinal不变且按照步长1逐渐增大PI控制器的积分系数K_I直到在设定的调节时间t_max以后稳态误差得以消除，期望输出值a_ref为正常数；所述正限幅值e_max小于期望输出值a_ref的五分之一；所述超调量是被控对象实际输出的最大值与实际输出的最终值之差与实际输出最终值之比的百分数；所述调节时间是被控对象实际输出达到并保持在实际输出最终值±5％内所需的最短时间；所述稳态误差是被控对象的期望输出值与最终输出值之差。