改进PID控制算法
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数字PID算法的改进
常用数字PID的几种改进算法：
积分分离PID控制算法
遇限削弱积分PID控制算法
不完全微分PID控制算法
微分先行PID控制算法
带死区的PID控制算法
1.积分分离PID控制算法
现象：一般的PID,当有较大的扰动或大幅度改变设定值时， 由于短时间内大的偏差，加上系统本身具有的惯性和滞后，在 积分的作用下，将引出现起系统较大的超调，甚至是振荡。
问题引出：
1）对有高频扰动的生产过程，微分作用响应过于 敏感，易引起振荡，降低调节品质；
2）执行需要时间，而微分输出短暂，结果是执行 器短时间内达不到应有开度，使输出失真。 解决：
在PID算法中加入一个一阶惯性环节，构成不完全微 分PID控制。
PID输出控制作用比较
4．微分先行PID控制算法
问题引出： 给定值的升降会给控制系统带来冲击，如超调量过 大，调节阀动作剧烈。 解决： 采用微分先行的PID控制算法。
积分分离措施： 人为设定一阈值
当 e(k) 时，即偏差比较大时，采用PD控制 当 e(k) 时，即偏差比较小时，采用PID控制
总结：普通分离算法：大偏差时不积分——积分“开关”
控制
积分分离值的确定原 则
y a b
c
PD Biblioteka PIDPDt图 不同积分分离值下的系统响应曲线
2.遇限削弱积分PID控制算法
基本思想：当控制进入饱和区以后，便不再进 行积分项的累加，而只是执行削弱积分的运算。
方法：在计算u（k）时，先判断u（k-1）是否 已
超出限制值， 若u（k-1）>umax，则只累加负偏差； 若u（k-1）<umax，则累加正偏差。 优点：可以避免控制量长时间停留在饱和区。
3.不完全微分PID控制算法
e(k) e(k) B p(k) s e(k) e(k) B
式中，s为死区增益，其数值可为0，0.25，0.5，1等，
注意：死区是一个非线性环节，不能象线性环节一样随便移到 PID控制器的后面。
微分先行PID控制结构图
Rs
＋ －
1 U s
K
p
1
Ti
s
1 Td s 1 0.1Td s
Y s
微分先行PID控制算法和基本PID控制 的不同之处在于：
只对输出量 y(t) 微分，不对 给定值 r(t) 微分
这样，在改变给定值时，输出不会改变，而被 控量的变化，通常总是比较缓和的。
注意：这种输出量先行微分适用于给定值频繁 升降的场合，可以避免给定值升降时所引起的 系统振荡，明显地改善系统的动态特性。
5.带死区的PID算法
提出：某些系统为了避免控制动作的过于频繁，消除由于 频繁动作所引起的震荡，可采用带死区的PID控制。
该算法是在原PID算法的前面增加一个不灵敏区的非线性环
节来实现的，即
常用数字PID的几种改进算法：
积分分离PID控制算法
遇限削弱积分PID控制算法
不完全微分PID控制算法
微分先行PID控制算法
带死区的PID控制算法
1.积分分离PID控制算法
现象：一般的PID,当有较大的扰动或大幅度改变设定值时， 由于短时间内大的偏差，加上系统本身具有的惯性和滞后，在 积分的作用下，将引出现起系统较大的超调，甚至是振荡。
问题引出：
1）对有高频扰动的生产过程，微分作用响应过于 敏感，易引起振荡，降低调节品质；
2）执行需要时间，而微分输出短暂，结果是执行 器短时间内达不到应有开度，使输出失真。 解决：
在PID算法中加入一个一阶惯性环节，构成不完全微 分PID控制。
PID输出控制作用比较
4．微分先行PID控制算法
问题引出： 给定值的升降会给控制系统带来冲击，如超调量过 大，调节阀动作剧烈。 解决： 采用微分先行的PID控制算法。
积分分离措施： 人为设定一阈值
当 e(k) 时，即偏差比较大时，采用PD控制 当 e(k) 时，即偏差比较小时，采用PID控制
总结：普通分离算法：大偏差时不积分——积分“开关”
控制
积分分离值的确定原 则
y a b
c
PD Biblioteka PIDPDt图 不同积分分离值下的系统响应曲线
2.遇限削弱积分PID控制算法
基本思想：当控制进入饱和区以后，便不再进 行积分项的累加，而只是执行削弱积分的运算。
方法：在计算u（k）时，先判断u（k-1）是否 已
超出限制值， 若u（k-1）>umax，则只累加负偏差； 若u（k-1）<umax，则累加正偏差。 优点：可以避免控制量长时间停留在饱和区。
3.不完全微分PID控制算法
e(k) e(k) B p(k) s e(k) e(k) B
式中，s为死区增益，其数值可为0，0.25，0.5，1等，
注意：死区是一个非线性环节，不能象线性环节一样随便移到 PID控制器的后面。
微分先行PID控制结构图
Rs
＋ －
1 U s
K
p
1
Ti
s
1 Td s 1 0.1Td s
Y s
微分先行PID控制算法和基本PID控制 的不同之处在于：
只对输出量 y(t) 微分，不对 给定值 r(t) 微分
这样，在改变给定值时，输出不会改变，而被 控量的变化，通常总是比较缓和的。
注意：这种输出量先行微分适用于给定值频繁 升降的场合，可以避免给定值升降时所引起的 系统振荡，明显地改善系统的动态特性。
5.带死区的PID算法
提出：某些系统为了避免控制动作的过于频繁，消除由于 频繁动作所引起的震荡，可采用带死区的PID控制。
该算法是在原PID算法的前面增加一个不灵敏区的非线性环
节来实现的，即