基于改进型PID算法的设计与

【摘 要】常规PID控制在非线性、时变、耦合及参数和结构不确定的复杂过程中不能实现理想的控制效果,因此需要借助一种更为高级的控制方案,即改进型PID控制：不完全微分PID控制.它是通过在常规PID的基础上加入低通滤波器、并以此解决误差扰动突变以及系统高频干扰的缺陷实现的,本文将并基于MATLAB软件对其进行仿真,并讨论仿真结果.

【关 键 词】不完全微分PID控制；低通滤波器；误差扰动；高频干扰

一、引言

PID（比例-积分-微分）控制是迄今为止在工业控制领域中最通用的控制方法.它在多方面都表现出无可比拟的优点,诸如：结构简单、稳定性能好、可靠性高,使用中不需精确的系统模型等先决条件等等[1].微分信号的引入可以改善系统的动态特性,但也易引进高频干扰,在误差扰动突变时尤其显出微分项的不足[2].若在控制算法中加入低通滤波器,则可使系统性能得到改善[3-6].本文提出一种改进型PID控制算法,由于其良好的控制特性,缓解了误差扰动突变以及系统高频干扰的问题,提高了系统稳定性.

二、改进型PID的设计前提

由图中上部分可知,普通PID控制中没有对高频噪声采取任何抑制措施,因此结果中出现很多高频成分,而在改进型PID控制中加入了低通滤波器后,高频振荡明显减弱,低通滤波器起了抑制高频信号的作用.由上图可知普通PID控制的误差值在高频信号的影响下,出现较大波动,而加入低通滤波器后误差值趋于较为稳定的值.

六、结论

由仿真结果可以看出,引入一阶惯性环节后,能有效地克服普通PID控制算法的不足.尽管改进型PID控制算法比普通PID控制算法要复杂些,但由于其良好的控制特性,缓解了误差扰动突变以及系统高频干扰的问题,因此将会得到越来越多的关注.