[發明專利]一種基于保持型仿人PID的系統控制方法

無效

• 申請號: 201010190132.7
• 申請日: 2010-06-02
• 公開（公告）號: CN101859097A
• 公開（公告）日: 2010-10-13
• 發明（設計）人: 王再英;金晶;郭琳
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

1.一種基于保持型仿人PID的系統控制方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一、獲取偏差信號e(t)：采用測量裝置(4)對被控對象(3)的相應被控變量y進行實時檢測，且同步通過差值比較器將所檢測信號r(t)與設定信號r₀(t)進行差值比較并得出偏差信號e(t)；所述差值比較器同步將偏差信號e(t)傳送至控制器(1)，所述控制器(1)為PID控制器；

步驟二、保持型仿人PID控制運算：采用控制器(1)對偏差信號e(t)進行保持型仿人PID控制運算，并相應輸出對執行器(2)進行控制的控制信號u(t)，且測量裝置(4)、所述PID控制器、執行器(2)和被控對象(3)形成一個完整的閉環負反饋控制系統，所述PID控制器的控制運算過程如下：

201、時間區間劃分：通過所述PID控制器求算出偏差信號e(t)＝0和偏差信號e(t)的一階倒數時的多個時間點，并且以求算出的多個時間點為分界點，將所述PID控制器在閉環負反饋控制系統達到穩定狀態之前的控制過程劃分為多個時間區間(t₀，t₁)、(t₁，t₂)、(t₂，t₃)...(t_n-1，t_n)，n為所劃分時間區間的數量，t₀＝0；

202、分區間進行保持型仿人PID控制運算：按時間先后順序，通過控制器(1)先后對步驟201中所劃分出的多個時間區間依次進行保持型仿人PID控制運算，且對多個時間區間的保持型仿人PID控制運算方法均相同；對于任一個時間區間(t_i-1，t_i)而言，所述PID控制器的保持型仿人PID控制運算過程均分為以下兩種情形進行處理：

Ⅰ)當時，說明時間區間(t_i-1，t_i)為積分作用區間，此時所述PID控制器按照公式：

u(t)=1P[e(t)+Tdde(t)dt]+1PTi[ui-1+∫i-1te(t)dt]---1)]]>

計算輸出的控制信號u(t)；

Ⅱ)當時，說明時間區間(t_i-1，t_i)為積分保持區間，此時所述PID控制器按照公式：計算輸出的控制信號u(t)；

相應地，將步驟201中所劃分出的多個時間區間，分成積分作用區間和積分保持區間兩類時間區間，且多個時間區間中，積分作用區間和積分保持區間交錯分布；

式1)和式2)中，P為所述PID控制器的比例度；

T_d為所述PID控制器的微分時間常數；

T_i為所述PID控制器的積分時間常數；

u_i-1為與時間區間(t_i-1，t_i)相鄰的上一個時間區間時間區間(t_i-2，t_i-1)的積分終值，即所述PID控制器在t_i-1時刻的積分值；

所述PID控制器在t₀時刻的積分值為0；

式1)中，為所述PID控制器在t時刻的積分值，且t∈(t_i-1，t_i)；式2)中，u_i-1為與所述PID控制器在時間區間(t_i-1，t_i)內各時刻的積分值；

步驟三、保持型仿人PID控制輸出：所述PID控制器向執行器(2)發送步驟二中運算得出的控制信號u(t)，對執行器(2)進行控制，且通過對執行器(2)進行控制實現對被控對象(3)的被控變量y進行相應控制調整的目的；同時，在對被控變量y進行控制調整過程中，采用測量裝置(4)對被控對象(3)的相應被控變量y進行實時檢測。

2.按照權利要求1所述的一種基于保持型仿人PID的系統控制方法，其特征在于：步驟一中所述被控對象(3)的被控變量y為液位、轉速、電流、電壓、位移或溫度參數，相應地步驟二中所述閉環負反饋控制系統為液位控制系統、轉速控制系統、電流控制系統、電壓控制系統、位移控制系統或溫度控制系統。