[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于传统PID控制器附加二次比例系数的自适应参数整定方法，其特征在于，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(tm)‑Y(∞))/Y(∞)*100％Y(tm)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ts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：其中，Kp0为比例系数Kp的基础值，其在调试之前已经确定好，e为系统误差，K为二次系数，在Kp0已确定的情况下，为使得公式右边两项对Kp具备同等权重，设置Kp0与K*e2的数量级相等，故K的数量级可通过e(t)的数量级确定K，K取值为K≤9，采用凑试法，输入e(t)以检测系统的运行偏差范围，取范围最小时K的值；S4：在整个PID整定过程中，系统的阶跃输入要保持恒定，当一组PID参数基本确定时，再改变系统输入，针对响应的情况，对PID参数进行适当的微调。