[發明專利]一種基于傳統PID控制器附加二次比例系數的自適應參數整定方法

在審

• 申請號: 201811367629.4
• 申請日: 2018-11-16
• 公開（公告）號: CN109298631A
• 公開（公告）日: 2019-02-01
• 發明（設計）人: 崔冠冠;戴敬超;龍小軍;黃科科;周正;歐璐
• 申請（專利權）人: 楚天智能機器人（長沙）有限公司
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42;G05B23/02
• 代理公司: 北京旭路知識產權代理有限公司 11567
• 代理人: 王瑩

本發明涉及一種基于傳統PID控制器附加二次比例系數的自適應參數整定方法，其在PID控制器中加入了關于系統偏差的二次項，這樣使得比例系數隨著系統偏差在不斷地改變，增加了靈活性，本發明針對此類PID控制器進行了整定方法的研究，通過選擇加入二次比例參數的時機來完整該控制器的參數整定，優化后的方法的穩定性更強，抗干擾能力強，且適用性廣。

技術領域

本發明涉及自動控制器領域，具體涉及一種基于傳統PID控制器附加二次比例系數的自適應參數整定方法。

背景技術

在工業的發展過程中，隨著智能化水平的提升，新的控制方法也在不斷地被提出，但是這些方法在實際應用上，都沒有很好的效果，傳統的PID控制方法應用比例仍達到90％以上。在工程實際中，應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調節。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。當被控對象的結構和參數不能完全掌握，或得不到精確的數學模型時，控制理論的其它技術難以采用時，系統控制器的結構和參數必須依靠經驗和現場調試來確定，這時應用PID控制技術最為方便。即當不完全了解一個系統和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統參數時，最適合用PID控制技術。PID控制，實際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據系統的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。

傳統的PID控制方法雖然簡單易行，通用性好，但是也有其弊端，在使用固定的PID參數時，會使得對不同偏差要求不同的響應速度難以實現，在目前，也有模糊PID的方法可使用，但是這種方法的缺點是需要建立適當的規則庫，然而這個過程及其的耗時間，而且需要大量的實驗數據支持，以至于大家對于這種方法的使用沒有那么的廣泛。

發明內容

(一)要解決的技術問題

基于此，在調試AGV小車的過程中，本發明提出了一種新的基于傳統PID控制器附加二次比例系數的自適應參數整定方法，這種方法可以解決PID參數對于系統偏差響應的適應性不夠的缺陷，同時也不需要模糊PID建立規則庫所需要的大量時間和精力。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明提供了一種基于傳統PID控制器附加二次比例系數的自適應參數整定方法，所述整定方法包括如下步驟：

S1：先使用臨界比例法，將PID控制器作為純比例控制器，在輸入端加入階躍響應，在實際調試的過程中，在輸入端加入一個輸入偏差來觀察擾動，并且采集系統誤差，調整比例系數Kp的數值來使整個系統對階躍輸入的響應達到臨界狀態，而這個臨界狀態需要同時滿足如下兩個條件(1)-(2)：

條件(1)：系統響應的超調量σ盡量的小，滿足系統的誤差要求；

σ＝(Y(t_m)-Y(∞))/Y(∞)*100％

Y(t_m)為系統響應最大偏離值；Y(∞)為系統穩定時的響應值；

條件(2)：設置調節時間t_s到達并保持在終值±5％內所需最短時間，使得系統響應的調節能力能夠矯正系統偏差；

S2：加入微分系數，在對數據進行分析的基礎上應用湊試法，進一步縮小超調量，最終能夠確定微分系數Kd的大致范圍，在此基礎上，經過反復調試會得到一個較為合理的值，此時就是所述二次比例系數的加入時機；

S3：設置傳統PID控制器控制參數中的比例系數Kp相應于系統誤差的關系為二次型函數，此時比例系數Kp即為所述的二次比例系數，隨著系統誤差的增大，Kp做出二次的變化，其滿足以下公式：