[發(fā)明專利]一種PID系統(tǒng)及其參數(shù)自動調(diào)整方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710056522.7
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN106773652B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設計）人: 劉浩淼;鐘裕捷;王諾;李仕熾;李仕勝
• 申請（專利權）人: 北京鴻智電通科技有限公司
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 北京慧智興達知識產(chǎn)權代理有限公司 11615
• 代理人: 韓龍

本發(fā)明公開了一種PID系統(tǒng)及其參數(shù)自動調(diào)整方法。該PID系統(tǒng)參數(shù)自動調(diào)整方法包括：步驟1，配置PID系統(tǒng)誤差閾值；步驟2，配置PID參數(shù)調(diào)整步長；步驟3，誤差更新；步驟4，誤差與閾值比較；步驟5，確定PID參數(shù)使用的步長；步驟6，更新PID參數(shù)；步驟7，根據(jù)PID參數(shù)得到PID控制值，返回步驟3。該PID系統(tǒng)包括：實測值獲取模塊、存儲器、誤差計算模塊、誤差閾值及PID參數(shù)調(diào)整步長配置表、本周期參數(shù)步長確定模塊、本周期參數(shù)計算模塊、PID控制值計算模塊、以及PID控制值輸出模塊。本發(fā)明實現(xiàn)PID參數(shù)的自動調(diào)節(jié)，適應各種應用場合。

技術領域

本發(fā)明涉及一種自動化控制技術，尤其涉及一種PID系統(tǒng)及其參數(shù)整定方法。

背景技術

目前，比例-積分-微分(PID)閉環(huán)控制系統(tǒng)是工業(yè)控制領域重要的控制方法。在PID控制系統(tǒng)中，P、I、D三個參數(shù)是經(jīng)過計算和測試得出的較好值，在PID系統(tǒng)運行中該參數(shù)保持不變。PID參數(shù)的整定主要有兩類：理論計算整定法和工程整定法。

理論計算整定法是PID系統(tǒng)常用的確定PID三個參數(shù)的方法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。理論計算出的參數(shù)數(shù)據(jù)通常都不能直接使用，還必須通過工程實際測試進行修改和調(diào)整。

工程整定方法主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。在一些復雜的系統(tǒng)中，參數(shù)整定比較困難，需要具備豐富經(jīng)驗的工程師才能完成。工程整定法適用范圍受限，每種方法只適用于某種特定工程場景，不具備通用性。

可見，現(xiàn)有技術的PID參數(shù)的確定比較復雜，往往需要豐富經(jīng)驗的工程師才能夠快速得到準確可用的參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是提出一種根據(jù)誤差大小和上一采樣周期的PID參數(shù)的調(diào)整步長來確定本采樣周期的PID參數(shù)的調(diào)整步長從而實時調(diào)整PID參數(shù)的PID系統(tǒng)及其參數(shù)自動調(diào)整方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：

一方面，提供一種PID系統(tǒng)參數(shù)自動調(diào)整方法。該方法包括如下步驟：

步驟1，配置PID系統(tǒng)誤差的閾值區(qū)間；

步驟2，配置PID參數(shù)每次調(diào)整的步長，形成PID參數(shù)調(diào)整步長配置表；

步驟3，用當前采樣得到的實測值更新上一次采樣得到的實測值，計算目標值與當前采樣得到的實測值之差得到誤差；

步驟4，根據(jù)計算得到的誤差的大小，查詢所配置的誤差閾值區(qū)間，確定誤差所在的閾值區(qū)間；

步驟5，讀取所保存的上一采樣周期PID參數(shù)的調(diào)整步長，查詢PID參數(shù)調(diào)整步長配置表，確定本采樣周期PID參數(shù)的調(diào)整步長；

步驟6，將所確定的本采樣周期PID參數(shù)調(diào)整步長與上一采樣周期的PID參數(shù)相加，得到本采樣周期的PID參數(shù)；

步驟7，根據(jù)本采樣周期的PID參數(shù)得到PID系統(tǒng)的控制值，返回步驟3。

對于上述PID系統(tǒng)參數(shù)自動調(diào)整方法，PID參數(shù)調(diào)整步長的配置遵循以下原則：根據(jù)本采樣周期的誤差所處的閾值區(qū)間，本采樣周期的PID參數(shù)調(diào)整步長配置為相應級別；同時，本采樣周期的PID參數(shù)調(diào)整步長相對于上一采樣周期的調(diào)整步長要逐級改變。

對于上述PID系統(tǒng)參數(shù)自動調(diào)整方法，配置PID系統(tǒng)誤差的閾值區(qū)間進一步包括：將誤差的正值從小到大分為4個閾值區(qū)間：0區(qū)間、低值區(qū)間、中值區(qū)間、以及高值區(qū)間，誤差的負值從小到大分為4個閾值區(qū)間：負的高值區(qū)間、負的中值區(qū)間、負的低值區(qū)間、以及負的0區(qū)間。

對于上述PID系統(tǒng)參數(shù)自動調(diào)整方法，對應于誤差的閾值區(qū)間，將PID參數(shù)的調(diào)整步長分為四級：0、低、中、以及高。