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PID控制器的参数整定及其稳定域研究

朱业鹏  
【摘要】: PID控制器因为结构简单、鲁棒性较强,并且具有实现简单的特点,因而被广泛应用于各种工业过程控制中。作为一种广泛的控制规律,PID控制在相当长的一段时间内,并没有因为各种先进控制算法的出现而遭到淘汰。相反,经过时间的考验,PID控制仍然在各种控制技术中占着主导地位。 PID控制器参数整定优劣与否,是PID控制器能否在实用中得到好的闭环控制效果的一个前提。近年来,随着计算机技术的飞跃发展和人工智能技术渗透到自动控制领域,各种整定PID控制器参数整定方法层出不穷,给PID控制器参数整定的研究带来了活力与契机。 另外系统稳定是控制器设计首先需要考虑的问题,只有在系统稳定的前提下,提高其它性能才是有意义的。针对上述问题,通过研究,本文所做的主要工作和研究结果如下: 首先就PID控制器的发展过程及其基本原理作简要介绍,由于传统PID控制器存在局限性,人们设计出非线性PID控制器来克服。本文重点讨论了一些非线性PID控制器的设计方法,仿真实验的结果验证了非线性PID控制器的优点。然后综述了近几年在PID参数整定方面的研究发展情况。其中,着重探讨了继电型PID自整定方法及其改进型,并且给出了仿真的示例。最后,针对高阶线性系统,根据关于多项式的Hermite-Biehler推广定理,本文提出了一种如何确定闭环系统PID控制器参数稳定域的方法,并且给出了仿真的示例。这为系统PID控制器的参数整定的提供了理论依据。


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