[發明專利]一種用于自動控制的比例積分微分控制器的設計方法

無效

• 申請號: 201410026093.5
• 申請日: 2014-01-20
• 公開（公告）號: CN103809432A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 劉鋒;郭文濤;劉璋瑋;梅生偉
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

技術領域

本發明涉及一種用于自動控制的比例積分微分控制器的設計方法，屬于自動控制技術領域。

背景技術

用于自動控制的比例積分微分控制器（Proportional-Integral-Derivative?Controller，以下簡稱PID）是工程中最為常用的一類控制器。據不完全統計，90%以上的工業控制器是比例積分微分控制器。由于比例積分微分參數的物理意義非常明確，現場工程師通常憑借經驗手動調試比例參數、積分參數和微分參數。但工程實際表明，手動調試的比例積分微分控制器性能有待進一步提高。因此，系統化、最優化的比例積分微分控制器參數設計方法成為控制理論與工程界研究的一個熱點。

2010年，K.Kim等在IEEE?Transactions?on?Industrial?Application（46卷，1518–1524頁）上發表Self-tuning?of?the?PID?controller?for?a?digital?excitation?control?system一文。該文提出兩種設計比例積分微分控制器參數的方法，零極點對消方法和極點配置方法。具體地，零極點對消方法需要首先建立控制對象在頻域的傳遞函數，之后設計比例積分微分控制器的參數，使得傳遞函數中出現能消除主導極點的零點，這樣達到提高系統系統穩定性和響應速度的目標。極點配置方法也需要首先建立控制對象在頻域的傳遞函數，之后設計比例積分微分控制器的參數，使得傳遞函數的極點可以在復平面按照用戶的設計目標任意配置，達到提高系統系統穩定性和響應速度的目標。

上述的設計比例積分微分控制器參數的零極點對消方法和極點配置方法，都依賴于控制對象的數學模型，且缺少優化手段，無法獲得最優的控制效果。

發明內容

本發明的目的是提出一種用于自動控制的比例積分微分控制器的設計方法，采用策略迭代（Policy?Iteration）方法，通過評估當前比例積分微分控制器的控制效果，實現對比例積分微分控制器的不斷更新，進而逼近最優的比例積分微分控制器。

本發明提出的用于自動控制的比例積分微分控制器的設計方法，包括以下步驟：

（1）設比例積分微分控制器的控制對象為：

x_k+1＝f(x_k)+g(x_k)u_k