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PID增量式算法
# r: S/ G* c# n p0 u) v/ n$ ~离散化公式:0 p* e0 D7 N# o
Cu(k)= u(k)- u(k-1)
- T1 H, l3 L& F( ^5 A/ g+ _* D(()-=Kl<()-(-1)]Kie(k)+KdI[()2e(k-1)+e(k-2]
8 k; R& m1 Y1 K/ j" s: f' i; t进一步可以改写成
* r; G# u4 {' a! ~(Cu(k)=Ae(k)-Be(k-1)+Ce(k-2)- X1 M, f& [4 E- N" r/ A
对于增量式算法,可以选择的功能有1 n6 S, w! w) o
(1)滤波的选择' m/ ]- V. `" ^, D8 _
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 v; G" p. S* l% w5 ]
延迟的缓变量。
: M0 @ K7 r' g* D* z(2)系统的动态过程加速% h- U! ?; ~/ x- ?, K
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,
( } M6 @0 D: Y) t7 F8 u' g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。! b7 f+ L ^* w3 E" {
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 n% f. O: V( ?( Q
避免了积分超调以及随之带来的振荡,9 [$ m7 m( y8 B+ z! h; t
这显然是有利于控制的。
6 ]4 a: \$ n% X' U( _( X但如果被控量远未接近给定
- b! q) d" x' O; L% E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。
1 w& O8 [6 I, N( w3 d( {# X为了加快开始的动态过程,我们可以设定- 个偏差范围
. S7 r7 `( D4 @2 c" Z! Y: ]v,当偏差|e(t)|< 时,即被控
% P1 P8 ^7 v* Y. X8 r: Y+ M量接近给定值时,就按正常规律调节,而当 n& N6 _: b: w. L
lt(t)>=时, 则不管比例作用为正或为负,都
8 B/ J; D, V9 ?4 w7 O& i9 g使它向有利于接近给定值的方向调整,即取其值为
5 @6 x6 G* c: g( A/ \/ [/ zl()-e(t-1)|,其符号与积分项- -致。利用, D2 X/ {: N+ P! G
这样的算法,可以加快控制的动态过程。
( [# A8 b; x% V$ y q(3) PID增量算法的饱和作用及其抑制# N2 X7 ]# ^& ^& J
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4 n6 ~7 [! G% U& V5 O1 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,4 d2 O% L) H1 A- |! `! j- u& K
如果该值超过了执5 S/ S1 M! {" b6 f: U+ U
行元件所允许的最大限度,8 i! x% G0 P0 P$ L, e
那么实际上执行的控制增量将时受到限制时的值,
- q0 i& c% T8 }多余的部分将7 ^" I8 J, U; r; z9 W
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。
# M0 J3 J" }. c) c! @+ X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
/ L# m7 d0 Q6 |9 E分积累起来,而一旦可能时,再补充执行。.( x. B" \2 m# v* Z& R7 v
; p- I% _9 Z7 G& l
% ^- F: G1 h/ }8 _ |
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