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PID增量式算法
: z. a7 R' X8 Y& f* |0 j* I离散化公式:
- {3 W1 D4 q; ]- Z/ @/ wCu(k)= u(k)- u(k-1)
6 L* ]% ^4 V7 w/ ~$ z: b* x(()-=Kl<()-(-1)]Kie(k)+KdI[()2e(k-1)+e(k-2]# K# s& t8 t: e% K1 V7 y. ?
进一步可以改写成
2 K0 @% R; g# \2 X4 d7 d(Cu(k)=Ae(k)-Be(k-1)+Ce(k-2)
s0 C- n6 |: I3 I3 j6 D, I' r对于增量式算法,可以选择的功能有1 l0 ?0 k8 m5 @
(1)滤波的选择6 `9 G$ ]: X! [0 l; Q3 b6 a% p
可以对输入加一个前置滤波器,使得进入控制算法的给定值不突变,而是有一一定惯性7 K# D; v5 ?* H4 ?' j8 O" o: ?
延迟的缓变量。$ A$ N# G( ?: w! y. q
(2)系统的动态过程加速
# O' m0 t7 Y0 n: \! W: N! n8 D在增量式算法中,比例项与积分项的符号有以下关系:如果被控量继续偏离给定值,6 A- \" {) S7 N( b v" X
则这两项符号相同,而当被控量向给定值方向变化时,则这两项的符号相反。2 B9 o$ T R2 i: S: x5 A
由于这- -性质,当被控量接近给定值的时候,反号的比例作用阻碍了积分作用,因而
( Y2 t% `0 Y1 K6 t避免了积分超调以及随之带来的振荡,
+ k6 {! T# A* [* J# H这显然是有利于控制的。8 `- g' U' b9 Y
但如果被控量远未接近给定
4 k! j+ u& A5 M* q! ~6 t: c值,仅刚开始向给定值变化时,由于比例和积分反向,将会减慢控制过程。
6 g. A2 L3 Z) z6 f; J( x为了加快开始的动态过程,我们可以设定- 个偏差范围8 _4 E, h; t: o& y$ g4 J2 I; ^) W* P
v,当偏差|e(t)|< 时,即被控, `: m. h2 }( t! D6 c* u
量接近给定值时,就按正常规律调节,而当3 N3 O( _$ T6 W8 B3 y) h( @
lt(t)>=时, 则不管比例作用为正或为负,都
% M. A( Q2 r3 k/ ]使它向有利于接近给定值的方向调整,即取其值为" N$ x7 X, H5 N) X( M" Q: H- l, u% w
l()-e(t-1)|,其符号与积分项- -致。利用% O" H* c7 |9 v& v' ], x" u7 }, |
这样的算法,可以加快控制的动态过程。
4 W/ K0 Q! X/ }( c(3) PID增量算法的饱和作用及其抑制
: f# X. _, V, m6 P3 g在PID增量算法中,由于执行元件本身是机械或物理的积分储存单元,如果给定值发
3 K: n8 r7 Z4 q+ {( D! j生突变时,由算法的比例部分 和微分部分计算出的控制增量可能比较大,! P9 k: X$ ?* P2 ^
如果该值超过了执
/ A, a% n2 L8 Q0 d6 X5 F/ ^行元件所允许的最大限度,: h# Y( J) Y6 F; J
那么实际上执行的控制增量将时受到限制时的值,0 i" b9 m4 O7 S9 ]% |5 a
多余的部分将6 L& n Y( w& M2 l- C
丢失,将使系统的动态过程变长,因此,需要采取一- 定的措施改善这种情况。
6 ?4 [+ b+ a& U! {1 }9 u纠正这种缺陷的方法是采用积累补偿法,当超出执行机构的执行能力时,将其多余部! o, z. u- O* c4 U9 f
分积累起来,而一旦可能时,再补充执行。.
& J5 n4 E4 L, R: o4 C7 C
0 u# r# j9 K; p, |! t, Q
$ [( p. K: X7 z |
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