控制器设计毕业论文

一种新的PID加前馈控制器设计

摘要

本文中提出，一个新的PID加前馈控制器的设计和调整过程。它包括确定一个假设一阶加死区时间模型前馈信号，以实现预定义的过程输出的过渡时间的过程。然后，PID参数整定，以确保良好的负载扰动抑制和任何常规方法闭环系统的参考信号获得通过过滤适当的设定点的阶跃信号。仿真和实验结果表明，该方法优于典型的（反）基于模型的方法，由于其简单，因此，适合在分布式控制系统，以及在单基站控制器来实现。

关键词：过程控制；PID控制；前馈控制；调整；

1. 介绍

比例 - 积分 -微分（PID）控制器，由于能够达到良好的成本/效益比，所以是控制器行业最为广泛使用的。事实上，由于他们的易用性，他们可以在一定宽的范围内提供令人满意的性能。自动整定技术已经开发，以帮助操作员选择适当的参数值，在这种方式下，使用它们所需的专业知识也越来越少。然而，众所周知，这些控制器的性能很大程度上取决于，除了PID参数的整定，适当实施这些额外的功能，如反饱和，集点过滤，前馈等。在当下，高效的设计这样一个功能的方法越来越容易实现，这都归因于在集散式控制系统（DCS）以及在单基站控制器的计算能力的提升。在任何情况下为了维护使用控制器的方便性，这些功能应该尽可能对是用户透明的，或者说是直观地。

在此背景下，本文提出了一种新的PID加前馈控制器的设计方法。事实上，对于PID控制器，虽然调节往往是首要关注的，但同时，在许多应用中，实现一个高性能的设定值后的工作也很重要。为了解决这个问题，典型的做法是采用两度自由控制器，也就是采用前馈补偿器（线性的）。众所周知的的集点加权策略的使用属于这个框架。这种方法的主要缺点是减少超调，是以较慢的给定响应为代价的。为了克服这一缺点，

通常使用一种基于逆模型前馈响应（见第2.1节及图1）。另外，也已经提出了使用一个变量的设定点权重。但必须指出，在这种情况下，调节和伺服控制性能不可能更加独立，而且整体控制方案设计更为复杂。

实际上，众所周知，在设定点以下性能的显著改善可以通过采用非线性前馈行动，正如所示，其中一项由Bang-Bang控制策略激发了的技术实现了设定点变化的快速响应。本文提出的方法采用了非线性目的是当设定点需要改变时获得一个用户自定义的前馈行动过程输出的过渡时间。该技术依赖于假设一个一阶加死区时间（FOPDT）过程模型并为预定义的输出过渡时间运用一个确定的值恒定的信号。然后，为了应付不可避免的模型不确定性，PID参数的整定目的是确保良好的负载抗扰性能，而且给定闭环信号取决于适当过滤给定阶跃信号。在这种方式中，在设定点以下，不损害去负荷能力的情况下获得高性能。

必须强调的是，这篇文章的目的是提出一种基于模型的前馈的控制行为的设计方法，而不是派生条件应用这样一个前馈的行为（关于模型的不确定性），这样的目的是有益的。对于后者问题的标准方法在当前的工业背景下根本不存在，尽管有显著的结果已经在最近的文献中呈现。

本文组织如下：在第2节，总体方法会进行详细解释，说明例子会在第3节中描述，而实验结果在第4节和结论在最后一节进行总结。

2. 方法论

2.1. 前馈设计

拟议方法的目的是设计一个基于PID控制器加前馈术语旨在实现过程输出y值从

1

2

3

4

5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/j4e4.html