[發(fā)明專利]一種抗擾PID控制器的設(shè)計方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910837094.0
• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號: CN110554601B
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 聶卓赟;朱超;李高銘;程前
• 申請（專利權(quán)）人: 華僑大學
• 主分類號: G05B11/42
• 分類號: G05B11/42
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 陳雪瑩

1.一種抗擾PID控制器的設(shè)計方法，其特征在于：所述方法包括如下步驟：

步驟S1、構(gòu)建抗擾PID控制結(jié)構(gòu)，所述抗擾PID控制結(jié)構(gòu)包括前置濾波器F(s)以及PID反饋控制器C(s)；所述前置濾波器F(s)用于實現(xiàn)對跟蹤信號的平滑濾波，所述PID反饋控制器C(s)用于實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制；

步驟S2、對已建立的抗擾PID控制結(jié)構(gòu)，通過控制系統(tǒng)設(shè)計的抗擾控制進行結(jié)構(gòu)圖的等效變換，所述等效變換包括反饋等效變換以及等效單位反饋變換，得到前置濾波器F(s)的構(gòu)成以及PID反饋控制器C(s)的構(gòu)成；

在所述步驟S2中，所述前置濾波器F(s)的構(gòu)成為：

其中，為期望閉環(huán)系統(tǒng)，τ_c表示期望閉環(huán)系統(tǒng)的時間常數(shù)；為擾動估計濾波器，τ_q表示擾動觀測器的時間常數(shù)；

在所述步驟S2中，所述PID反饋控制器C(s)的構(gòu)成為：

所述PID反饋控制器C(s)具有PI-PD形式；

其中，PD控制器的形式為C_pd(s)＝k_pd(1+k_ds)，所述PD控制器與被控對象G(s)串接，并使G(∞)C_pd(∞)＝H_R(∞)，以實現(xiàn)對被控對象G(s)的高頻串聯(lián)補償；PI控制器的形式為所述PI控制器為擾動觀測器的等效形式，所述PI控制器的參數(shù)直接由τ_c和τ_q確定；

步驟S3、根據(jù)被控系統(tǒng)的相對階次確定所述抗擾PID控制結(jié)構(gòu)的最終形式；

所述步驟S3具體為：

根據(jù)被控系統(tǒng)的相對階次l＝r.deg[G]確定所述抗擾PID控制結(jié)構(gòu)的最終形式，具體包括：

當l＝1時，有：

其中，b^*/a^*為被控對象G(s)的高頻增益，即G(∞)＝b^*/a^*；

當l＝2時，有：

其中，b^*/a^*為被控對象G(s)的高頻增益，即G(∞)＝b^*/a^*；

當l＞2時，則對被控系統(tǒng)進行降階，并轉(zhuǎn)化為l＝1或者l＝2的情況進行處理；

步驟S4、選取所述抗擾PID控制結(jié)構(gòu)的參數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抗擾PID控制器的設(shè)計方法，其特征在于：所述步驟S4具體為：

根據(jù)控制系統(tǒng)設(shè)計的快速性指標確定時間常數(shù)τ_c，并使等于期望閉環(huán)系統(tǒng)H_R(s)的帶寬；選取作為所述抗擾PID控制結(jié)構(gòu)的參數(shù)，其中，為擾動估計濾波器Q(s)的帶寬。