预测-PID串级控制技术的研究与实现
串级pid控制原理
串级pid控制原理串级PID控制原理。
串级PID控制是一种常见的控制系统设计方法，它通过串联多个PID控制器来实现对复杂系统的精确控制。
在本文中，我们将介绍串级PID控制的原理及其应用。
首先，我们来了解一下PID控制器的基本原理。
PID控制器是一种常用的闭环控制器，它由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成。
比例部分对系统的当前误差进行响应，积分部分对系统历史误差进行积累，微分部分对系统的变化速度进行调节。
通过合理调节PID参数，可以实现对系统的稳定控制。
在一些复杂的控制系统中，单个PID控制器往往难以满足对系统的精确控制需求。
这时就需要使用串级PID控制器。
串级PID控制器由多个PID控制器串联而成，每个PID控制器负责对系统的一个特定部分进行控制，最终实现对整个系统的精确控制。
串级PID控制器的原理可以通过一个简单的例子来说明。
假设有一个水箱，我们需要控制水箱中水位的高度。
如果只使用一个PID控制器，它可能无法同时兼顾到水位的稳定性和快速响应性。
这时，我们可以使用串级PID控制器，将水箱分为两个部分，上部和下部。
上部水位由一个PID控制器进行控制，下部水位由另一个PID控制器进行控制。
这样，就可以分别调节上部和下部水位的控制效果，最终实现对整个水箱水位的精确控制。
在实际应用中，串级PID控制器可以应用于许多领域，如温度控制、压力控制、流量控制等。
通过合理设计串级PID控制器的结构和参数，可以实现对复杂系统的高精度控制。
需要注意的是，在设计串级PID控制器时，需要考虑各个PID控制器之间的协调性。
不同PID控制器之间可能存在交叉影响，需要通过合理的参数调节来避免这种影响，确保整个系统的稳定性和性能。
总之，串级PID控制器是一种有效的控制系统设计方法，它通过串联多个PID 控制器来实现对复杂系统的精确控制。
在实际应用中，需要合理设计串级PID控制器的结构和参数，以实现对系统的高精度控制。
电加热炉系统预测函数PID控制算法的研究
ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｄ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｉ ｎ ｒ ｅ ａ ｌ ｔ ｉ ｍｅ ． Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｐ Ｉ Ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｗｉ ｔ ｈ ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｒ ｕ ｎ ｅ —
鲁棒 性 ， 能 够 实现 对 电加 热炉 系统 的有 效控 制 。
关键 词 ： 电加 热 炉 ； Ｐ Ｉ Ｄ控 制 ； 预 测 函数控 制 ； 预测 函数 Ｐ Ｉ Ｄ控 制
中图分 类号 ： Ｔ Ｐ ２ ７ ３
文献 标 识码 ： Ａ
文 章编 号 ： １ ０ ０ ０— ８ ８ ２ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ８— ０ ０ ７ ５— ０ ４
ｐ ｒ ｏ ｐｏ ｓ ｅ ｄ ｂ ｙ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｆ ｕｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｗｉ ｔ ｈ Ｐ Ｉ Ｄ ａ ｌ ｇ ｏ ｉｔ ｒ ｈ ｍ． Ａ ｎ ｅ ｗ ｏ ｐｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｄ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍ－ ａ ｎ ｃ ｅ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｂ ｙ ｐｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｎ ｇ ｆ ｕ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｕ ｔ ｐｕ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｄ ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ． Ａｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｏ ｌ ｕｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ
ＺＨＯＵ Ｌ ｅ ｉ 一， Ｆ ＥＩ Ｓ ｈ ｕ — ｍｉ ｎ ， ＨＵＡＮＧ Ｊ ｉ ａ — ｃ ａ ｌ
PID控制算法（PID控制原理与程序流程）
PID控制算法（PID控制原理与程序流程）⼀、PID控制原理与程序流程(⼀)过程控制的基本概念过程控制――对⽣产过程的某⼀或某些物理参数进⾏的⾃动控制。
1、模拟控制系统图5-1-1 基本模拟反馈控制回路被控量的值由传感器或变送器来检测，这个值与给定值进⾏⽐较，得到偏差，模拟调节器依⼀定控制规律使操作变量变化，以使偏差趋近于零，其输出通过执⾏器作⽤于过程。
控制规律⽤对应的模拟硬件来实现，控制规律的修改需要更换模拟硬件。
2、微机过程控制系统图5-1-2 微机过程控制系统基本框图以微型计算机作为控制器。
控制规律的实现，是通过软件来完成的。
改变控制规律，只要改变相应的程序即可。
3、数字控制系统DDC图5-1-3 DDC系统构成框图DDC(Direct Digital Congtrol)系统是计算机⽤于过程控制的最典型的⼀种系统。
微型计算机通过过程输⼊通道对⼀个或多个物理量进⾏检测，并根据确定的控制规律(算法)进⾏计算，通过输出通道直接去控制执⾏机构，使各被控量达到预定的要求。
由于计算机的决策直接作⽤于过程，故称为直接数字控制。
DDC系统也是计算机在⼯业应⽤中最普遍的⼀种形式。
(⼆)模拟PID调节器1、模拟PID控制系统组成图5－1－4 模拟PID控制系统原理框图2、模拟PID调节器的微分⽅程和传输函数PID调节器是⼀种线性调节器，它将给定值r(t)与实际输出值c(t)的偏差的⽐例(P)、积分(I)、微分(D)通过线性组合构成控制量，对控制对象进⾏控制。
a、PID调节器的微分⽅程式中b、PID调节器的传输函数3、PID调节器各校正环节的作⽤a、⽐例环节：即时成⽐例地反应控制系统的偏差信号e(t)，偏差⼀旦产⽣，调节器⽴即产⽣控制作⽤以减⼩偏差。
b、积分环节：主要⽤于消除静差，提⾼系统的⽆差度。
积分作⽤的强弱取决于积分时间常数TI，TI越⼤，积分作⽤越弱，反之则越强。
c、微分环节：能反应偏差信号的变化趋势(变化速率)，并能在偏差信号的值变得太⼤之前，在系统中引⼊⼀个有效的早期修正信号，从⽽加快系统的动作速度，减⼩调节时间。
PID串级控制
PID串级控制系统摘要:本文将串级控制结构与预测控制算法相结合，提出一种预测-PID串级控制策略，讨论了设计要点，并通过仿真试验说明，这一控制策略既保持了原来预测控制的强鲁棒性和跟踪性能，又具有足够的抗干扰性。
文章最后还给出了这一方案在某合成氨厂的控制效果。
关键词:预测控制;串级控制;广义动态矩阵控制PID控制PID Cascade Control SystemAbstract：In this paper, the predictive-PID cascade control strategy is proposed through combining the cascade control structure with the predictive control algorithm. Its main design, points are discussed. Simulation results show that the new control strategy not only keeps the strong robustness and fast tracking performance of the original predictive control algorithm, but also rejects the disturbance rapidly. The real-time control result of this new method in a synthetic ammonia plat is also given.Key words: predictive control; cascade control; generalized dynamic matrix control; PID control0 引言动态矩阵控制是近年来在工业过程控制领域中得到广泛重视和应用的一类预测控制算法[1]。
基于PLC的DMC-PID的串级控制算法研究
０ 引言
在 工业 自动 控 制 的发 展历 史 中 ， Ｉ ＰＤ控 制是 历 史最 悠久 、 生命 力 最 强 的基 本 控 制方 式 。概 括起 来
性 等不易建 立精 确数 学 模 型 的工 业 生产 过程 。然 而 由于模型 的卷积性质 ， 使其 难 以采用 ＰＤ控制那 样 Ｉ 短 的采 样周期 ， 因而对过程控 制随机 突发性 干扰 的抑 制往 往不如 ＰＤ有 效 。因此 ， 了使 Ｄ Ｃ算法 在保 Ｉ 为 Ｍ
择。
持 ＰＤ算法 优 良性 能 的同时把 串级 控制 结构 引入 预 Ｉ
测控 制 ， 内环 采用 常 规 ＰＤ控 制 ， 在 Ｉ 抑制 进 入 系统 的 主要 干扰 ， 而外环采 用 Ｄ ＭＣ控制 ， 实现 良好 的跟踪性 并在模 型适配 时具有 较好 的鲁棒性 。
动态矩阵控制 （ ＭＣ） 目前 应用 较广 的一 种模 Ｄ 是 型预测控制算 法 ， 其预测功 能基于对 象 的开环 阶跃 响
摘要： 对传统 ＰＤ控 制 和动 态 矩 阵控 制 （ ＭＣ） 行 分 析 ， 计 了一 种 基 于 Ｄ Ｃ 算 法和 经 典 Ｉ Ｄ 进 设 Ｍ
ＰＤ算 法相 结合 的 串级 液位 控 制算 法 ， Ｉ 并在 Ｓ — ０ Ｌ ７ ３ ０Ｐ Ｃ上 实现 上述控 制 算 法。仿 真和 实验 结 果表 明 ， 算法具 有较 强 的 自适应性 、 棒性 、 踪性 ， 制效 果优 于传 统 的 ＰＤ控 制 。 该 鲁 跟 控 Ｉ
ｎ ｓ ｎ ｒ ｃｎ ｈａ ｈ ｏ ｖ ｎ ｉ ｎ ｌＰＩ ｃ ｎ ｒ １ ｅ ｓａ ｄ ｔａ ｉ ｇ ｔ ｎ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ａ Ｄ ｏ ｔｏ ．
Ｋ ｅ ｏ ｄ ｍｏ ｅ ｒ ｄ ｃ ｉｅ ｃ ｎｔｏ ； ｄ ｎ ｍｉ ｔｉ ｏ ｔｏ ；ＰＩ ；ｃ ｓ ａ ｅ ｃ ｎｒ ｌ ｙ ｗ ｒ ｓ： ｄ ｌｐ ｅ ｉ ｔ ｏ ｒ ｌ ｙ ａ ｃ ｍａｒｘ ｃ ｎ ｒ ｌ ｖ Ｄ ａ ｃ ｄ ｏ ｔｏ
PID,串级控制总结1版
PID是由比例、微分、积分三个部分组成的，在实际应用中经常只使用其中的一项或者两项，如P、PI、PD、PID等。
就可以达到控制要求...PLC编程指令里都会有PID这个功能指令...至于P,I,D 数值的确定要在现场的多次调试确定...比例控制（P）：比例控制是最常用的控制手段之一，比方说我们控制一个加热器的恒温100度，当开始加热时，离目标温度相差比较远，这时我们通常会加大加热，使温度快速上升，当温度超过100度时，我们则关闭输出，通常我们会使用这样一个函数e(t) = SP – y(t);u(t) = e(t)*PSP——设定值e(t)——误差值y(t)——反馈值u(t)——输出值P——比例系数滞后性不是很大的控制对象使用比例控制方式就可以满足控制要求，但很多被控对象中因为有滞后性。
也就是如果设定温度是200度，当采用比例方式控制时，如果P选择比较大，则会出现当温度达到200度输出为0后，温度仍然会止不住的向上爬升，比方说升至230度，当温度超过200度太多后又开始回落，尽管这时输出开始出力加热，但温度仍然会向下跌落一定的温度才会止跌回升，比方说降至170度，最后整个系统会稳定在一定的范围内进行振荡。
如果这个振荡的幅度是允许的比方说家用电器的控制，那则可以选用比例控制. 比例积分控制（PI）：积分的存在是针对比例控制要不就是有差值要不就是振荡的这种特点提出的改进，它常与比例一块进行控制，也就是PI控制。
其公式有很多种，但大多差别不大，标准公式如下：u(t) = Kp*e(t) + Ki∑e(t) +u0u(t)——输出Kp——比例放大系数Ki——积分放大系数e(t)——误差u0——控制量基准值（基础偏差）大家可以看到积分项是一个历史误差的累积值，如果光用比例控制时，我们知道要不就是达不到设定值要不就是振荡，在使用了积分项后就可以解决达不到设定值的静态误差问题，比方说一个控制中使用了PI控制后，如果存在静态误差，输出始终达不到设定值，这时积分项的误差累积值会越来越大，这个累积值乘上Ki后会在输出的比重中越占越多，使输出u(t)越来越大，最终达到消除静态误差的目的。
计算机控制技术 串级控制算法的研究实验
计算机控制技术串级控制算法的研究实验
计算机控制技术中的串级控制算法是一种常用的控制策略，它通过两个或更多的控制器串联起来，形成一个多层次的控制系统。
这种算法在许多领域都有广泛的应用，例如化工过程控制、电力系统和污水处理等。
为了研究串级控制算法，需要进行实验。
以下是一个可能的实验步骤：
1. 确定实验目标：首先需要明确实验的目标，例如提高系统的稳定性、减小系统的超调量等。
2. 构建控制系统：根据实验目标，设计一个由两个或更多的控制器串联组成的控制系统。
这些控制器可以是比例-积分-微分（PID）控制器、模糊控制器或其他类型的控制器。
3. 模拟实验：使用计算机软件模拟控制系统的工作过程，输入不同的干扰信号，观察系统的响应和性能。
4. 分析实验结果：对实验结果进行分析，比较不同控制算法的性能，找出最优的控制参数和策略。
5. 改进控制系统：根据实验结果，对控制系统进行改进，提高其性能和稳定性。
6. 实际应用：将改进后的控制系统应用到实际场景中，验证其性能和效果。
在进行串级控制算法的研究实验时，需要注意以下几点：
1. 保证实验条件的一致性：在进行实验时，需要保证所有实验条件的一致性，例如输入信号、初始条件和系统参数等。
2. 充分考虑干扰因素：在实际应用中，系统会受到许多干扰因素的影响，因此在实验中需要充分考虑这些因素，模拟真实情况下的系统响应。
3. 比较不同控制算法的性能：在进行串级控制算法的研究实验时，需要与其他控制算法进行比较，找出最优的控制策略和参数。
4. 充分挖掘数据价值：通过分析实验数据，可以深入了解系统的动态特性和性能指标，为控制算法的优化提供依据。
神经网络预测-PID串级控制在同步发电机励磁控制中的应用
２ 同步 发 电机 的 自并 励励 磁 控制 系统
２ １ 自并 励 励 磁 控 制 系统 的 原 理 和 结 构 ．
自并 励 励 磁 系 统 的 原 理 结 构 如 图 ２所 示
作者简介 ： 陆桂 明 （９ ４ ） 男 ， 西 扶 绥 人 ， 授 ， 士 ， １６ 一 ， 广 教 博 主要 从 事 计 算 机 监 控 、 能 控 制 方 面 的 研 究 智
被控 对象 ， 采用 机端 电压作 为被 控量 ， 对励 磁 系统进
尽 管传 统 的 ＰＤ控 制结 构简 单 、 整方便 、 Ｉ 调 良好 的动
态性 能 和抗 干扰 能力 ， 励 磁 控 制 中有 着 广 泛 的应 在
用 ． 它 基 于 线 性 化 模 型 ， 旦 运 行 时 偏 离 线 性 化 时 但 一
发生 干扰 的环 节或 部 位 构 成 内环 ， 抑 制 突 发性 的 来 干扰 ． 然后 把 内环看 成一 个广 义对 象 ， 原对 象 的剩 与
余部 分 和神经 网络 预测控 制构 成外 环 ， 样 ， 这 既充 分
利用 了预 测控 制 的鲁 棒 性 和超 前 性 ， 利 用 了串 级 也
第 ３ 卷 第 ４期 １
陆 桂 明 ， ： 神 经 网络 预测 一ＰＤ串 级 控 制 在 同步 发 电 机励 磁 控 制 中 的应 用 等 Ｉ
７ ３
３ 神 经 网Байду номын сангаас络 预 测 控 制 系 统
３ １ 神 经 网 络 预 测 控 制 系统 的 结 构 ．
图 １ 神 经 网络 预 测 一Ｐ Ｄ 串 级 控 制 结 构 图 Ｉ
超前 预测 、 鲁棒 性 和跟踪 性好 ， 不依 赖 于对 象 的数学
电气控制系统中的PID控制技术研究
电气控制系统中的PID控制技术研究在工业自动化控制系统中，PID控制技术是最常用的控制算法之一。
PID控制技术是指通过比较目标值与实际值之间的差异，并不断调整控制器输出值的大小和方向，以便实现目标值的稳定控制目的。
PID控制技术广泛应用于各种电气控制系统中，本文将从PID控制技术原理、PID控制策略、PID控制器设计以及PID控制器的性能分析几个方面来探讨PID控制技术在电气控制系统中的应用和研究。
一、PID控制技术原理PID控制技术由三个控制部分组成，即比例控制器（P）、积分控制器（I）和微分控制器（D）。
其中P控制器通过比较目标值和实际值之间的差异产生控制信号，控制器输出与误差大小成正比；I控制器通过累计误差来产生控制信号，控制器输出与误差积累大小成正比；D控制器通过检测目标值和实际值之间的变化率来产生控制信号，控制器输出与误差变化率成正比。
综合这三个控制器，可以控制系统的误差、稳定性和响应速度，从而实现控制系统的稳定控制。
二、PID控制策略目前，PID控制技术有许多常见的控制策略。
其中最常见的是“串级PID控制”和“并联PID控制”两种策略。
串级PID控制策略是指在一个PID控制器的输出信号输入到另一个PID控制器的输入端，从而形成一个串级控制系统。
这种控制策略可应用于控制系统中的水平运动或流量等参数的稳定控制。
并联PID控制策略则是利用两个或多个PID控制器来控制同一系统参数的控制策略，其与串级控制器的区别在于并联控制器的控制器输入通过加权平均的方式产生输出信号。
该控制策略主要应用于参数变化快的控制系统中。
三、PID控制器设计PID控制器的设计包括控制器参数的选择和适配。
确定控制器参数的好方法是根据控制对象的动态特征并进行试控确定。
其中，速度、惯性、负载扰动等方面都会影响控制对象的动态特性。
当控制对象的动态特性发生变化时，要进行控制器参数的重新调整才能得到良好的控制效果。
四、PID控制器的性能分析PID控制器通常是以误差、误差积分和误差微分为控制目标进行设计的。
pid串级控制原理
pid串级控制原理今天咱们来唠唠PID串级控制原理，这可像是控制领域里的一个超酷组合技呢！咱先得知道啥是PID控制。
想象一下，你在开车，你想让车保持一个稳定的速度，比如说60迈。
这个时候，PID就像你的小助手。
P呢，就是比例（Proportional），就好像你根据车当前速度和60迈的差距，按比例去踩油门或者刹车。
如果速度差得大，你就多踩点或者多刹点；差得小，就少来点动作。
I是积分（Integral），这就像是你在一段时间里，把速度的偏差都积累起来。
比如说，车一会儿快一会儿慢，这个积分项就会把这些小偏差都记着，然后让你做出调整，避免速度老是在60迈附近晃悠，而是稳稳地定在那儿。
D是微分（Derivative），它就像是个先知，能根据速度变化的趋势来调整。
要是车的速度正在快速上升，那它就会提前让你松松油门，防止速度一下就超了。
那串级控制又是啥呢？这就更有趣啦。
这就好比你有两个小伙伴来帮你控制车的速度。
一个小伙伴在大的方面把关，另一个小伙伴在小的方面精细调整。
主控制器就像是那个站得高看得远的大管家。
它关注的是比较“粗”的目标，比如说，让车在一段很长的路上平均速度是60迈。
但是路上可能有小坡小坑啥的，这时候就轮到副控制器上场啦。
副控制器就像个细心的小工匠，它关注的是更局部、更细节的东西。
比如说，刚上一个小坡的时候，车的速度稍微有点降，副控制器就能更快地发现这个小变化，然后迅速调整，像是微调一下油门的力度。
你看啊，主控制器给副控制器一个大致的目标，就像大管家给小工匠说：“咱这活儿啊，大致要这么个方向。
”副控制器呢，就在这个大框架下，把活儿干得更精细。
这两个控制器之间就像有个小秘密通道一样，信息来回传递。
主控制器要是发现整体的速度趋势有点不对，就会告诉副控制器：“兄弟，咱得加把劲或者松松劲儿啦。
”副控制器呢，也会把自己这边的小情况反馈给主控制器，就像说：“大哥，我这边遇到个小状况，你也得考虑考虑。
”在实际的工程应用里，这PID串级控制可太有用啦。
pid控制原理及编程方法
pid控制原理及编程方法PID控制是一种常用的控制算法，可以根据给定的目标值和实际值，通过不断调整输出值，使得实际值尽可能接近目标值。
PID控制的原理可以通过以下几个步骤来理解和实现。
1. 比例控制（P控制）：根据目标值和实际值的偏差，乘以一个比例增益系数Kp得到控制量的变化量，作为输出。
控制量的变化量 = Kp * （目标值 - 实际值）2. 积分控制（I控制）：将偏差的累积值乘以一个积分增益系数Ki得到控制量的变化量，作为输出。
这个步骤主要是为了解决系统存在的偏差问题。
控制量的变化量 += Ki * （目标值 - 实际值）* Δt3. 微分控制（D控制）：根据偏差的变化率乘以一个微分增益系数Kd得到控制量的变化量，作为输出。
这个步骤主要是为了解决系统存在的过渡问题。
控制量的变化量 += Kd * （目标值变化率 - 实际值变化率） / Δt以上三个步骤得到的控制量的变化量之和即为最终的输出。
在编程实现PID控制时，可以按照以下步骤进行：1. 定义并初始化相关变量，包括比例增益系数Kp、积分增益系数Ki、微分增益系数Kd、目标值、实际值、偏差、偏差的累积值、上次偏差等。
2. 循环执行以下操作：a. 更新实际值。
b. 计算偏差（目标值 - 实际值）。
c. 计算控制量的变化量，包括比例控制量、积分控制量和微分控制量。
d. 更新偏差的累积值。
e. 计算最终输出值。
f. 控制执行相应操作（根据最终输出值控制系统）。
g. 等待一定时间间隔。
3. 重复步骤2直至达到控制目标。
需要注意的是，PID控制算法需要根据具体的应用场景，仔细选择合适的增益系数，以达到良好的控制效果。
串级pid控制原理
串级pid控制原理一、引言PID控制器是目前工业自动化控制系统中最常用的一种控制器，它通过对被控对象的反馈信号进行比较和处理，来调整控制量，使被控对象的输出达到期望值。
串级PID控制是PID控制器的一种应用方式，它可以有效地解决多变量系统中存在的耦合问题。
二、串级PID控制概述串级PID控制是将两个或多个单独的PID控制器串联起来，形成一个由主从两个层次组成的控制系统。
在这个系统中，从层PID控制器的输出作为主层PID控制器的输入，主层PID控制器的输出作为最终输出。
这种方式可以有效地解决多变量系统中存在的耦合问题。
三、串级PID控制原理（一）从层PID调节器从层PID调节器是位于串级结构中下位机构中的一个常规单回路PID 调节器。
其输入为被测量信号（如温度、压力等），输出为执行元件（如电动阀门、电机等）所需操纵信号。
在从层结构中，该调节器主要负责对被测量信号进行处理和反馈调节。
其基本原理是通过对被测量信号与期望值之间的误差进行比较，计算出误差的积分、微分和比例部分，从而得到一个输出信号，用于控制执行元件。
（二）主层PID调节器主层PID调节器是位于串级结构中上位机构中的一个常规单回路PID调节器。
其输入为从层PID调节器的输出信号，输出为最终控制信号。
在主层结构中，该调节器主要负责对从层PID调节器输出信号进行处理和反馈调节。
其基本原理是通过对从层PID调节器输出信号与期望值之间的误差进行比较，计算出误差的积分、微分和比例部分，从而得到一个输出信号，用于控制被控对象。
（三）串级PID控制算法串级PID控制算法基本上是将两个或多个单独的PID控制器串联起来，并将下位机构中的从层PID调节器作为上位机构中主层PID调节器的输入。
其具体实现方式如下：1. 从层PID调节器：误差 = 期望值 - 实际值比例部分 = Kp * 误差积分部分= Ki * ∑(误差)微分部分 = Kd * (误差 - 上次误差)输出信号 = 比例部分 + 积分部分 + 微分部分2. 主层PID调节器：误差 = 期望值 - 从层PID调节器输出信号比例部分 = Kp * 误差积分部分= Ki * ∑(误差)微分部分 = Kd * (误差 - 上次误差)输出信号 = 比例部分 + 积分部分 + 微分部分3. 整个系统的控制循环：被控对象 -> 从层PID调节器 -> 主层PID调节器 -> 输出信号 -> 被控对象四、串级PID控制的优点和应用（一）优点：1. 可以有效地解决多变量系统中存在的耦合问题，提高了系统的稳定性和精度。
pid串级控制原理
pid串级控制原理小伙伴！今天咱们来唠唠PID串级控制原理，这可就像是一场超有趣的控制界接力赛呢。
咱们先得知道啥是PID控制。
PID呀，就像是一个超级智能的小管家，专门管着那些需要被控制得稳稳当当的系统。
P呢，是比例（Proportional），它就像一个急性子的小伙伴，系统一有点偏差，它就立刻按照这个偏差的大小成比例地做出反应。
比如说，你想要把水温控制在50度，现在水温是40度，偏差有10度，P就会根据这个10度的偏差，迅速地加大加热功率，让水温往50度靠近。
I呢，是积分（Integral），这个就有点像一个执着的小跟班。
如果系统一直存在着偏差，P可能有时候会力不从心，这时候I就出马啦。
它会把之前所有的偏差都积累起来，然后再根据这个积累的偏差值来调整控制量。
就好比水温老是在48度上不去50度，P一直在努力但是还差一点，I就会说：“之前积累的偏差可不少了，我得再加点劲。
”然后进一步调整加热功率，直到把这个偏差彻底消灭。
D呢，是微分（Derivative），它就像是一个有先见之明的小预言家。
它不是看现在的偏差，而是看偏差的变化趋势。
比如说水温上升得特别快，眼看就要超过50度了，D就会提前告诉系统：“喂，要刹刹车啦，不然就超啦。
”然后减少加热功率，防止水温过冲。
那串级控制又是咋回事呢？这就像是接力赛中的接力棒传递啦。
我们有主控制器和副控制器。
主控制器就像是大当家的，它盯着最终要达到的目标，比如说整个生产流程中的某个关键指标。
副控制器呢，就像是小跟班，它负责控制一些中间变量。
比如说在一个化工生产过程中，主控制器想要把产品的质量控制好，这是最终目标。
但是产品质量受到很多因素影响，其中一个中间变量可能是反应釜的温度。
副控制器就专门来控制这个反应釜的温度。
主控制器发现产品质量有点偏离标准了，它不会直接去调整那些影响产品质量的所有因素，而是告诉副控制器：“兄弟，你管的温度好像有点不对劲啦，你得调整调整。
”副控制器接到这个消息，就像接到接力棒一样，然后按照自己的PID控制策略去调整温度。
串级td-pid控制算法
串级td-pid控制算法串级TD-PID控制算法是一种用于控制系统的进化算法，它结合了传统的PID控制器和人工神经网络的优点，能有效地解决复杂控制问题。
本文将介绍串级TD-PID控制算法的原理和应用，并分析其优缺点。
串级TD-PID控制算法的基本原理是根据系统的当前状态和目标状态来调整控制参数，以实现系统的最优控制。
与传统的PID控制器不同的是，串级TD-PID控制算法引入了时间差分学习(TD-Learning)的思想，通过迭代更新控制器的权重和偏置，使得系统能够自适应地调整控制参数以适应不同工况的变化。
串级TD-PID控制算法的主要步骤包括：1. 设计PID控制器：根据系统的特性和需求，设计合适的PID控制器，包括比例(P)、积分(I)和微分(D)三个调节参数。
2. 初始化权重和偏置：通过随机初始化的方式，给控制器的权重和偏置赋初值。
3. 模拟系统运行：将控制器与被控对象连接，模拟系统的运行，并根据当前状态和目标状态计算控制器的输出值。
4. 计算误差和更新权重：将实际输出值与目标状态进行比较，计算误差，并使用误差来更新控制器的权重和偏置。
这里采用的是TD-Learning的方法，即根据当前误差和之前的误差来迭代地更新权重和偏置。
5. 检查停止条件：如果达到了停止条件，即误差足够小或迭代次数达到了限制，则停止迭代；否则返回第3步，继续模拟系统运行。
6. 输出控制信号：根据最终计算得到的权重和偏置，输出最优的控制信号，控制被控对象的运动。
串级TD-PID控制算法在实际应用中具有一定的优势。
首先，它能够有效地适应不同工况的变化，提高了系统的鲁棒性和稳定性。
其次，与传统的PID控制器相比，串级TD-PID控制算法具有更好的收敛性和响应速度。
此外，该算法还能够通过在线学习来不断优化控制参数，实现系统的自适应控制。
然而，串级TD-PID控制算法也存在一些缺点。
首先，由于算法涉及到神经网络的训练和参数调优，计算量较大，对硬件设备有一定要求。
串级pid控制原理
串级pid控制原理串级PID控制原理。
串级PID控制是一种常见的控制策略，它通过多个PID控制器的串联组合来实现对系统的精确控制。
在工业自动化领域，串级PID控制被广泛应用于温度、压力、流量等参数的控制过程中。
本文将介绍串级PID控制的原理及应用。
首先，我们来了解一下PID控制器的基本原理。
PID控制器是由比例（P）、积分（I）、微分（D）三部分组成的控制算法。
比例控制器根据偏差的大小来调节输出，积分控制器根据偏差的积累来调节输出，微分控制器则根据偏差的变化率来调节输出。
PID控制器通过综合考虑偏差的大小、积累和变化率来实现对系统的精确控制。
在串级PID控制中，通常会有两个PID控制器串联起来，第一个PID控制器（主控制器）的输出作为第二个PID控制器（辅助控制器）的输入。
主控制器负责对系统的大范围变化进行控制，而辅助控制器则负责对主控制器输出的微小偏差进行进一步调节，以实现更精确的控制效果。
串级PID控制的原理可以用以下几点来概括：1. 主控制器负责对系统的大范围变化进行控制，其输出作为辅助控制器的输入。
2. 辅助控制器对主控制器输出的微小偏差进行进一步调节，以实现更精确的控制效果。
3. 通过主控制器和辅助控制器的串联组合，可以实现对系统的精确控制，提高控制精度和稳定性。
串级PID控制在实际应用中具有以下优点：1. 提高控制精度，通过主控制器和辅助控制器的串联组合，可以对系统进行更精确的控制，提高控制精度和稳定性。
2. 适应性强，串级PID控制可以根据系统的实际情况进行调节，适应性强，可以应对不同的控制需求。
3. 减少超调，串级PID控制可以有效减少系统的超调现象，提高系统的动态响应速度。
总之，串级PID控制是一种有效的控制策略，可以提高系统的控制精度和稳定性，适用于各种工业控制场景。
在实际应用中，需要根据系统的实际情况进行参数调节和优化，以实现最佳的控制效果。
通过本文的介绍，相信读者对串级PID控制的原理和应用有了更深入的了解。
预测PID串级控制技术的研究与实现
可近似看出为输出偏差，所以基本型动态矩阵控制 律是一个积分控制律。 ２动态矩阵预测一Ｐ ＩＤ串级控制 在工业上获得广泛应用的传统ＰＩＤ调节器，有 其算法简单、参数调整方便、鲁棒性强和抗高频干
扰强的优点。而预测控制，尤其是动态矩阵控制 （ＤＭｃ）具有可直接处理带有纯滞后的被控对象、跟 踪性能良好和对模型失配有较强鲁棒性的特长。将 两者的优势互补，可以构造出性能比较完善的新型 控制器结构。 与传统的ＰＩＤ控制相比，ＤＭＣ算法有较好的 跟踪性能，并能直接应用于带有纯滞后的被控对
采用预测－ＰＩＤ串级控制比传统的ＰＩＤ串级控制更
二坎干捷 咄千捷
式中Ｙｏ－一已知矢量，Ｙｏ＝＆Ｕ（ｋ一１）＋ｈｅ（ｋ）：
ｄＴ。——矩阵（Ａ７ＱＡ＋入）。１ｒＱ的第ｉ行。
由式（９ｂ）可知，若只执行当前ｋ时刻的控制 增量△Ｕ（ｋ），而ｋ＋ｌ及以后时刻的控制增量需重 新计算的闭环控制策略，则只需计算ｄＴｉ即可。对 控制律作进一步考察可以看出，因为Ｙｒ（ｋ＋１）一Ｙｏ（ｋ） 为有效。
０引言
于不变模型的预测输出不可能与系统的实际输出 保持一致。为此，在预测控制算法中，采用检测实
际输出与模型输出之间的误差进行反馈校正来弥
补这一缺陷，使滚动优化建立在预测模型输出误差
反馈校正的基础上。这种利用实际信息对模型预测 的校正是克服系统中存在的不确定性，提高系统控 制精度和鲁棒性的有效措施。 由于预测控制一般都采用较长的采样周期，而 且它具有积分式结构，所以在对模型失配有教强鲁 棒性的同时，也存在着对随机突发干扰难以及时控 制的不足。另外，在预测控制算法中，所选参数与 工程指标的联系也不够紧密。而在工程中获得广泛 应用的ＰＩＤ控制在这两个方面和预测控制有着很 强的互补性。因此两者的结合，势必可以产生出控 制性能平衡的新型的控制算法。
四轴PID控制算法详解(单环PID、串级PID)
正文开始：这篇文章分为三个部分：•PID原理普与•常用四轴的两种PID算法讲解(单环PID、串级PID)•如何做到垂直起飞、四轴飞行时为何会飘、如何做到脱控？PID原理普与1、对自动控制系统的基本要求：稳、准、快：稳定性（P和I降低系统稳定性，D提高系统稳定性）：在平衡状态下，系统受到某个干扰后，经过一段时间其被控量可以达到某一稳定状态；准确性（P和I提高稳态精度，D无作用）：系统处于稳态时，其稳态误差；快速性（P和D提高响应速度，I降低响应速度）：系统对动态响应的要求。
一般由过渡时间的长短来衡量。
2、稳定性：当系统处于平衡状态时，受到某一干扰作用后，如果系统输出能够恢复到原来的稳态值，那么系统就是稳定的；否则，系统不稳定。
3、动态特性（暂态特性，由于系统惯性引起）：系统突加给定量（或者负载突然变化）时，其系统输出的动态响应曲线。
延迟时间、上升时间、峰值时间、调节时间、超调量和振荡次数。
通常：上升时间和峰值时间用来评价系统的响应速度；超调量用来评价系统的阻尼程度；调节时间同时反应响应速度和阻尼程度；4、稳态特性：在参考信号输出下，经过无穷时间，其系统输出与参考信号的误差。
影响因素：系统结构、参数和输入量的形式等5、比例（P）控制规律：具有P控制的系统，其稳态误差可通过P控制器的增益Kp来调整：Kp越大，稳态误差越小；反之，稳态误差越大。
但是Kp越大，其系统的稳定性会降低。
由上式可知，控制器的输出m(t)与输入误差信号e(t)成比例关系，偏差减小的速度取决于比例系数Kp：Kp越大，偏差减小的越快，但是很容易引起振荡（尤其是在前向通道中存在较大的时滞环节时）；Kp减小，发生振荡的可能性小，但是调节速度变慢。
单纯的P控制无法消除稳态误差，所以必须要引入积分I控制。
原因：（R为参考输入信号，Kv为开环增益）当参考输入信号R不为0时，其稳态误差只能趋近于0，不能等于0。
因为开环增益Kv不为0。
6 比例微分（PD）控制规律：可以反应输入信号的变化趋势，具有某种预见性，可为系统引进一个有效的早期修正信号，以增加系统的阻尼程度，而从提高系统的稳定性。
串级控制综述和预测控制结合
串级控制综述和预测控制结合
串级控制和预测控制是两种常见的控制策略，可以在不同层次上对系统进行控制和优化。
下面是它们的简要综述和结合方式：
串级控制是指在系统中采用多个控制回路，其中一个回路的输出作为下一个回路的输入。
这种控制策略通常用于复杂的工业过程中，如化工、电力等。
通过将系统分为多个级别，可以更好地管理和调节系统的各个方面，提高系统的控制性能。
预测控制是一种基于模型预测的控制策略，通过建立系统的动态数学模型，使用预测算法来预测系统未来的状态，并根据预测结果制定控制策略。
预测控制通常适用于具有非线性、时变性质的系统，并且对于系统的变化具有较好的适应性和鲁棒性。
将串级控制和预测控制结合可以充分发挥它们各自的优势，进一步提高系统的控制性能。
具体做法可以是在串级控制的基础上引入预测模型和预测算法，通过预测未来的系统状态进行更精确的控制。
例如，可以将系统的当前状态和预测的未来状态作为串级控制器的输入，以实现更优化的控制。
总之，串级控制和预测控制结合可以使系统在复杂、非线性环境下具有更好的控制性能和鲁棒性。
但具体的实施方法需要根据系统的特点和需求进行具体设计和调整。
串级pid算法
串级pid算法串级PID算法是一种常用的控制算法，用于解决系统控制中的回路闭合问题。
PID控制器是由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成的，它根据被控对象的实时输出与期望值之间的差异，来调节控制器的输出信号，以使被控对象的输出接近期望值。
在串级PID算法中，我们将控制系统分为两个级别：主控制器和从控制器。
主控制器负责调节从控制器的参数，而从控制器则负责直接控制被控对象。
这种分级的设计可以提高系统的稳定性和控制性能。
让我们来了解一下PID控制器的三个部分：比例部分、积分部分和微分部分。
比例部分（P）根据被控对象的输出与期望值之间的差异，按比例调节控制器的输出信号。
如果被控对象的输出与期望值之间的差异较大，比例部分会增大控制器的输出信号，从而加快被控对象的响应速度。
但是，如果比例部分设置过大，可能会导致系统产生震荡或不稳定。
积分部分（I）根据被控对象的输出与期望值之间的累积差异，按比例调节控制器的输出信号。
积分部分主要用于消除比例部分无法消除的静态误差，提高系统的稳定性。
然而，如果积分部分设置过大，可能会导致系统产生超调或振荡。
微分部分（D）根据被控对象的输出变化率，按比例调节控制器的输出信号。
微分部分主要用于抑制系统的震荡和提高系统的响应速度。
但是，如果微分部分设置过大，可能会导致系统对噪声和干扰过度敏感。
在串级PID算法中，主控制器负责调节从控制器的参数。
主控制器通过比较从控制器的输出与期望值之间的差异，来调节从控制器的比例、积分和微分参数。
主控制器可以根据实际情况，动态调整从控制器的参数，以使系统的控制性能最优化。
串级PID算法的优势在于，它可以通过两个级别的控制器，分别对系统的快速响应和精确控制进行调节。
主控制器可以根据实际情况，对从控制器的参数进行优化，从而实现系统的稳定性和控制精度的最佳平衡。
然而，串级PID算法也存在一些限制。
首先，由于主控制器和从控制器之间存在耦合关系，调节参数时需要谨慎考虑，以避免引入不必要的干扰。
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收稿 日期 ：２Ｏ．２１ Ｏ５１－９ 作者 简 介 ：张 建 国 （９３～） １６ ，男 ，福 建 省 龙 岩 市 人 ，副 教授 ．Ｅ ｍ ｉ ｚ ． ｇ １６ ０１ － ａ ：ｈ ｊ＠ ２ ．０１ ｌ １
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第 １ 期
张 建 国 ：预 测 一ＰＤ串 级 控 制 技 术 的研 究 与 实 现 ／
实 现 了 动 态矩 阵 预测 一ＰＤ串 级 控 制 ，并 通 过 数 字 仿 真 说 明 其 良好 的 控 制 效 果 ． Ｉ 关 键词 ：预 测 控 制 ；ＰＤ控 制 ；串级 控 制 ；数 字仿 真 Ｉ 中 图分 类 号 ：Ｔ ２ ３ Ｐ ７ 文 献 标 识 码 ：Ａ
０ 引 言
预测 控制 是近 年发展 起 来 的一类新 型计 算机 控制 算法 ，它 不需 要被 控对象精 确 的数 学模 型 ，利用数 字计 算机 就 能实现 在线 的滚 动优 化 计算 ，从 而取 得 好 的综 合 控 制效 果 ． 由于预测 控制算 法 采用 的是 不断 在线 滚动优 化 ，而且 在优 化过 程 中 ，不 断通过 实测 系统
．
采用滚 动优化 策略 ，采 用模 型误 差反 馈校正 ． 由于预 测控制 一般 都采 用较 长 的采样周 期 ，而且 它 具有 积分式 结构 ，所 以在 对模 型 失配有较 强鲁 棒性 的 同时 ，也存 在着 对 随机突 发干扰 难 以及 时控 制 的不 足 ；另外 ，在 预 测 控制算 法 中 ，所 选参 数 与 工 程 指标 的联 系也 不 够 紧 密 ．而 在 工程 中获 得 广 泛 应 用 的 ＰＤ控 制在这 两个 方面 和 预测控 制有 着很 强 的互 补性 ．因此 ，本 文 将两 者结 合 ，势 必 可 Ｉ 以产生 出控 制性能 平衡 的新 型 的控制 算法 ．
文 章 编 号 ：１０ ． ２ ７２０ ） １ ０７ －６ ０ １ ４ １（０６ ０ －００ ０
预 测 一ＰＤ 串级 控 制 技 术 的 研 究 与 实 现 Ｉ
张建 国
（ 州 职 业 技 术 学 院 电 子２ 程 系 ，福 建 漳 １ ２ 漳州 ３ ３０ ） ６００
摘
要 ：从预测控制 的基 本原理出发，利用 串级控制 的结 构 ，将预测控制和 ＰＤ控制 结合 ， Ｉ
０ ２ Ｔ ｒ Ｔ ３ 采样时 刻
‘
Ｉ
口
ｌＬ
‘—、 Ｔ Ｎ Ｉ Ｎ Ｔ 、
输 入量 来描述 各个 采样 时刻 的系统 输入 和 输 出 的非参数 数学 模型 ． 用 口 表示 实测值 或参 数估计 值 ，因 干 扰或 噪声 等影 响 ，它与 系统 真 实 动态 系数 有 差 别 ；Ｎ 是 阶跃 响 应 的截 断点 ，称 为模 型时域 长度 ，Ⅳ 的选择应 使 ａ（ ＞Ⅳ） 近其稳 态 值 ａ 接 ．这 样 ，根 据线 性 系统 的 比例和 叠加性 质 ，就可 以利用 给定 的输入 控制 增 量 △ｕ ） （ ，使 在 未来 Ⅳ 个 时 刻 的模 型输 出预 测 值为 ） （ ＋ｌｋ ＝） （ ＋ｌｋ ， ｌ ） ， ０ ｌ ）＋口 Ａｕ ） ） ＋２ ｋ １ （ ， ， （ １ ）＝） （ ＋２ｋ ＋Ｃ Ａ ） ， ０ １ ） Ｉ ｕ（ ， ， ２
输 出与 预测模 型输 出 的误 差 来进 行反 馈校正 ，所 以能 在 一定程 度上 克服 预测模 型误 差 和
某些 不确 定干扰 等 的 影 响 ，使 系 统 的鲁 棒 性 得 到增 强 ，它适 用 于 控 制 复 杂 工业 生 产 过
程 ｎ 这类算 法 的典 型方 案有 动 态矩 阵控 制 （ ＭＣ ，其 基 本特 征 是 建立 预 测模 型方 便 ， 】 Ｄ ）
…
图 １ 系统 阶跃 响 应 曲线
，
） （ ＋Ｎ ｋ ＝） （ ＋Ⅳ ） Ａｕ ） ， Ｉ ） ， ０ ／ ＋ （ ，）
ａ ｕ ） Ａ （ ，式 中 ｙ （ ＋１ 为预 测 有 △ｕ ） 用时 未 来 Ⅳ 个 时刻 的预 测 模 型 输 出矢 量 ， 坷 ） （ 作
７ １
１ １ 预测模 型 ． 如图 ｌ 所示 ，反 映对 象动态 特性 的阶 跃 响 应 ，可 以 用 采 样 时 刻 ｔ＝ Ｔ Ｔ， ，２ ３ ，… ， （ 为 采 样 周 期 ） 采 样 值 Ｔ 的 口 ，口 ，… ， 口 ， 来 描 述 ，这 些 采 样 值 称
为动 态 系数 ．Ｄ ＭＣ采 用 这 种 动 态 系数 和
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２Ｏ Ｏ ６年 ２月
Ｆ ．０ ６ 曲 ２ｏ
汕 头大学 学报 （ 自然科 学版 ）
Ｊ ｕｎｌ ｆ ｌｎｏ ｎｖｒｉ （ ａｕ ａ Ｓ ｍｅ ） ｏ ｒａ ｏ Ｓ ａｔｕＵ ｉｅｓｙ Ｎ ｔｒｌ ｄ ｅ ａ ｔ
第２ １卷
第 １期
Ｖ０ ． １ １ ２ Ｎｏ． １
ｙ（ ＋１ ＝［ ＋ｌｋ ，） （ ＋ １ ） ） ）（ ， ｌ ） ， ２ｋ ，…，） （ ， ＋Ｎ ｋ ｒ；ｙ （ Ｉ） ０ ＋１为预测无 △ ） ｕ
（ 作用 时 未来 Ⅳ 个 时 刻 的输 出 初 始矢 量 ， ｙ （ ＋１ ） ０ ）＝［ （ ＋ｌｋ ， ／ ）
１ 动 态 矩 阵控 制 （ ＭＣ Ｄ ）
动态 矩 阵控制 （ ）觚ｌ ａ ｉ Ｃ ｎｒｌ ＭＣ 是 一 种典 型的 预测 控制算 法 ，它 采用 工 Ｄｒ ｉ Ｍ ｔ ｏｔ ，Ｄ ） ｎ ｃ ｒ ｘ ｏ 程 上易 于测取 的对 象 阶跃 响应 做模 型 ，算 法简 单 ，计算 量小 ，鲁 棒性 强 ，适用 于有 纯时 延 、开环渐进 稳定 的非 最 小相位 系统 ．
…
（ ＋２ ｋ ， １ ）
，
（ ＋ＮＩ ） ｋ ］ ；ａ为 阶跃响 应动 态 系数 矢 量 ，ａ＝［ 口 ，口 ，… ，口 ］ ．