变参数PID控制器的探讨

大于这 个范 围 时 ， 、 、 均保持 不变 。 。 ｉ 根据 图 ２所
示的变 化趋 势 ， 以用式 （ 、２ 、 ３ 的函数 式来ห้องสมุดไป่ตู้ 可 １ （ （ ） ） ） 反应它 们 的关 系。
图 １ 变参数 ＰＤ控 制器结构 Ｉ
１－ ８
Ｋ＝ 。 １ Ｋ。１ ｅ （ ０３ ） ｐＫ ｏ 一 ’ 一 ｘ 一 ．ｅ】 ［ ［ ｐ 】
趋势 的 Ｐ Ｄ参数 。仿 真 结果表 明 ， 速 器 的调 速性 Ｉ 调
分和微分计算 ， 故积分和微分作用分别改变为 ：＿ ｕ ＿
Ｊ
ｆ ｆｄ ・ ｔ ｄｄ ｄ ｅｄ ・ ／ ｔ 因此， ｔｅ ， ＝ （ （ ／ ｔ ｅ ｄ。 Ｋ（ ｅ ） ｄ ｕ Ｋ ｄ ） ） 这相
Ｊ
当 于对 不 同大 小 的误 差 乘 以不 同 的权 值 以后再 进
行积 分和 微 分 ， 而 动态地 改 变 了积分 和 微分 的作 从
用。
能得 到 了明显 的改善 ， 实现 了复 杂功 能 。
为了更好地展现变化趋势 ， ２中 Ｋ 、 随 图 。 、 Ｋ
，
ｅ Ｊ优 的 化宽 取［ ，。 显示， 、ｅ、 变 度都 ＿ ５ 结果 ５】 当
Ｊ ＬｌＬ
一
变化趋势 ， 得到它们的关系表 达式 ， 通过这个 关系式去实现
变参数 ＰＤ控 制器 的参数校正 。 Ｉ 仿真结果表 明该控制器 比常
规非变参数 ＰＤ控 制器的性能更好。 Ｉ 关键 词 ：Ｉ ＰＤ控制器； 变参数 ； 误差信号
个 峰值 输 出 ； 着 比例 环 节 Ｐ发 生作 用 ， 少 被 接 减
２ ０ 第 ４期 ０ ８年 总第 ２ Ｏ期
苇 工 与 起 蕈 技 术
ＨＥＡＶＹ Ｉ ＮＤＵＳ ＲＩ Ｔ ＡＬ＆ Ｈ０ＩＴ Ｎ ＭＡＣ Ｎ Ｙ Ｓ Ｉ Ｇ ＨＩ ＥＲ
Ｎｏ ４ ２ ０ ． ０ ８
Ｓｅ ｉＩ ．Ｏ ｒ ２ ａ Ｎｏ
变 参 数 ＰＤ 控 制器 的探 讨 Ｉ
大连 华锐 股份有 限公 司 电控 装备 厂 段嫦娥
（） １
－
重 工 与 起 重 技 术
ＨＥＡＶＹ Ｉ ＮＤＵＳ ＴＲＩ ＡＬ＆ ＨＯＩ Ｔ ＮＧ ＳＩ ＭＡＣ ＮＥＲＹ ＨＩ
Ｋ Ｋ【Ｋｅ ［．（ｅ） ｉ ∞ 一＇ｐ ０・ｆ ｆ ＝ １ ｉ 一３ ２ ｘ ｄ］ 】
ｄ 【一 ｄ印卜０３ ｄ ２ ＝ １ ｅ ．（ ｅ
２ 常规 ＰＤ控制器 Ｉ
２１ 控 制器 的结构 ． 变参 数 ＰＤ控制器 的结 构如 图 ｌ Ｉ 所示 。 先进行 积 分 、 分 增 益 的计 算 ， 后对 其结 果 分 别进 行 积 微 然
３ 变参 数 ＰＤ控 制器 Ｉ
变 参 数 ＰＤ 控 制方 法 是 根据 误 差 信 号 ｅ的变 Ｉ 化对 ＰＤ控 制器 各参 数进 行在线 整定 。利用 变参 数 Ｉ ＰＤ 控制则 可 以很好地 解决常 规控制 器对 工 况的 适 Ｉ 应性 问题 ， 据 以上分 析 可得 到 随误 差 信号 的 变化 根
及时调 整 。
对象的参数变化超 出实际范 围时 ， 系统性能会明显 变差 。为 提 高 ＰＤ控 制性 能 ， Ｉ 许多 学者 进 行 了广泛 的研 究 ，提 出 了‘ 多 具 有 自适 应 性 能 的 ＰＤ控 制 许 Ｉ
器， 比如 ＰＤ参数 校 正控 制器 ， 能 在 线 辨 识对 象 Ｉ 它 模 型 ，再 根 据 辨 识模 型 按 经验 公 式 来 校 正 ＰＤ参 Ｉ 数 ， 由于 在 线计算量 太大 ， 以实 用性 不强 。 但 所
（ ２ ）
（） ３
统 稳 定 时 的 Ｐ Ｄ控 制 器 的参 数 和在 线调 整 ＰＤ 控 Ｉ Ｉ 制器参数的快慢程度 根据 现场 调试 经验 ， 一般情 况
摘 要： 分析了变参数 ＰＤ控制器各个参数随着误 差信 号的 Ｉ
２２ 控 制 器参数 的选取 ． ＰＤ控制 是 由比例 环节 Ｐ 积分环 节 Ｉ 微分 环 Ｉ 、 和 节 Ｄ三 种控 制规律 组成 。当输入 给 定信 号 时 ， 环 各 节 动作 顺序 可看 作为微 分 环节 Ｄ起 前导作 用 ， 生 产
成 比例 对 应 ， 随着 比例 增 益系 数 的 增大 ， 系统 的超
调量增加 ， 响应速度越快 ， 稳态误差减少 ， 但不能完
全 消 除稳 态 误 差 ； 且 太 大 易 引起 超 调 过 大 ， 系 而 使 统变得 不稳定 。 积分环节 Ｉ 可消 除静 差 ， 随着积 分增 益系 数 的增大 ， 系统 的超 调量 减少 ， 应 时 间变 长 ， 响 但太小 ， 系统 将 会变得不 稳定 。 积分环 节 Ｉ 的输出 与 偏 差对 时间 的积 分成 正 比 ， 只根 据偏 差 大 小 来调 它 节却 不管被调 量变 化 的方 向。 微分环 节 偏差 对 时 间 的微分 成正 比 ， 这样 有 利于 加快 对小 偏 差 的 反应 速度 ， 高 控 制器 对 干 扰 的灵敏 度 ， 提 出现 干扰 时 可
调量 的偏 差 幅值 ； 后积分环 节 Ｉ 然 克服残 余偏 差 。 微
分环 节 Ｄ 的输 出与偏差 的变 化速 度成 正 比， 能记 它
忆偏差变化趋势 ，加快对偏差变化的反应速度 ， 减 少超调和最大动态偏差 ；随着微分增益系数 的增 大 ， 统 的超 调 量 增 大 ， 经 曲线 尖锐 的起 始 上 升 系 但 阶段后 响应速 度减慢 。比例环 节 Ｐ使 输 出输入 ～一
１ 引言
ＰＤ控 制是 最早 发展 起 来 的控 制 策略 之 一 ， Ｉ 由 于 其算 法 简 单 、 鲁棒 性好 及 可 靠性 高 ， 被广 泛应 用 于过 程控 制 和运动 控 制 中 ， 尤其 适 用于 可建 立精 确 数学 模型 的确 定性系统 。 然 而实 际应 用过程 往 往具 有非 线性 、 时变 不确 定性 ， 别 是 当控 制对 象存 在 较大 的惯 性 、 特 非线 性 、 强干 扰特 性 时 ， 利用事 先整 定好 的 ＰＤ参数 来 实现 Ｉ 长 时间 的控 制难 以获得 预想 的效果 。尤其 是 当被 控