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变参数压力对象的自适应PD算法刘枫,等
变参数压力对象的自适应PID算法
Adaptive PID Algorithm with Variable Parameters for Pressure Obiect
列枫张を年付主木
河南科技大学电子信息工程学院,河南洛阳471003
摘要:随着工业应用的逐渐复杂和控制精度的提高,常常会週到变参数控制的问题,经典控制算法对此往往难以凑效。通过对导
弹补燃室变参数控制问题的研究,提出一种自适应PID控制算法。该方法以实验研究为基础,利用分段整定得到不同工况下的控制
参数,且可以随着系统运行进行自适应调整。实验结果证明了该方法的可行性。
关键词:变参数自适应PID流量控制 LABVIEW时变性
中图分类号:TP202
文献标志码
Abstract: Along with the situation of the industrial applications become more complicated and request higher control accuracy, the variable pa
rameter control issue occurs more often and the classical control algorithms are not effective enough. Through researching the variable parame
ter control for missile complementary combustion chamber he adaptive PD control al orithm is proposed. Based on experimental research, this
method adopts segmental tuning to obtain control parameters for different working conditions; and these parameters can be adjusted adaptively
while the system is operating. The experimental result indicates the feasibility of this method
Keywords: Variable parameter Adaptive PID Flow control LABVIEW Time varying
0引言
式中:K,为控制对象增益;e”为延迟时间;7为常数。
随阀位信号的变化,增益K变化曲线如图1所示。
PID控制是最早发展起来且至今仍被广泛应用的
控制策略之一。它是基于对象数学模型的方法,特别
适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统,其优
点是算法简单、鲁棒性好和可靠性高。但实际工业生
产过程往往具有非线性和时变不确定性,难以确定精
确的数学模型,常规的PID控制器不能达到理想的控
制效果。为此,人们一直在寻求PID控制器参数的自
位信号
适应技术,以适应复杂系统的控制要求。
本文以某变参数工业控制对象为例,提出了一种
图1被控对象增益变化曲线
自适应控制算法。该算法首先通过系统辨识得到对象
Fig. 1 Curves of gain changing of controlled object
的数学模型2]?,然后通过精确分析将对象进行分段
利用解析式来描述图1中的曲线,则可以解析为
线性化处理。系统的实际运行结果表明该方法能很好个8次曲线,是一个较为复杂的被控对象。其解析式为:
地解决变参数的控制问题
y=55.9865x10-3+105.3171x103x-
44.5783x10-3x2+62.2722x10-3x3
1控制对象的描述
28.6532x10-3x-5.1255x10-3x3
本文被控压力对象近似为一个一阶惯性加滯后环
1.9457×10-3x6+242.0482x10-6x2
62.,4411×10
节,其数学模型如式(1)所示。
K
式中:y为压力(响应信号);x为阀位信号(激励信
G(s)
(1)号
国家自然科学基金責呦项目(鳊号:60904023)。
2控制系统的结构
修意稿收到日期;2010-07-22
第一作者刘、男、,1983年生,现为河南科技大学控制理论与控制エ
根据系统特性,得到系统控制结构如图2所示,其
程专业项士研究生;主要从智能控制方面的研究。
中内环是一个智能阀门定位器。
《自动化仪表》第32卷第3期2011年3月
万方数据
变参数压力对象的自适应PD算法刘枫,等
位
挖制器
压力
将偏差的比例、积分和徴分通过线性组合构成控
控制对象
制量,对被控对象进行控制。常规增量式数字PID的
压力变送器
控制算法为:
图2控制系统结构图
=以(k-1)+K,「e()-e(k-1)]+Ke(
Fig 2 Structure of the control system
K[e()-2e(k-1)+e(k-2)]
由于常规PID控制器的控制参数一经整定基本保
图2所示的控制算法即为微分先行自适应PID控
持不变,而本文所述系统具有强非线性和参数时变性
制算法,其中,K为比例参数;T为积分时间常数;7为
采样周期;7为软反馈时间常数;r为滤波系数。采样等特点,因此,常规PD控制器难以满足文中所述军工
周期7取1ms,其他控制参数随着压力的变化作自适系统高性能的控制要求-。
应调整。
3.2改进的自适应PD控制器
利用PID控制器进行控制,必须首先确定其3个
3控制参数整定
重要参数K。、K、K。的值,而系统的时变性决定了控制
3.1常规PID控制器
参数也必须随着系统的改变而改变。为了解决这一问
常规PD控制器为线性控制器,其根据给定值r(k)题,对系统进行了分段线性化处理,即根据系统模型中
与被控对象实际输出值a()构成的偏差e()来控制,即:増益K。的变化,将系统分为12段。当控制系统运行
e(k)=r(k)-c(と)
(3)时,PID控制器根据检测到的压力进行在线自动调整。
表1控制参数分段整定表
Tab. 1 The segmental tuning table of control parameters
压力/MPa死区/%
死区
(绝对误差
T
0.11
1.00
0.00
0.01
80.00
0.03
0.02
0.24
0,35
0.65
1,00
0.65
0.03
0.76
0.00
1.
0.
0.70
0.03
9,031,00
0.40
0,02
0
10.00
0.01
3.00
0.30
0,0
0.02
为了避免调节阀在稳态值附近的频繁小幅动
P/(s)1+Ts
作,利用给定压强与反馈压强的差值判断控制器的
输出状态,即引人差分控制。当差值在