[发明专利]一种数字PID控制方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种伺服系统PID(比例积分微分)控制方法。 

(二)背景技术

在工程实践中，为提高系统的控制性能，PID控制规律是一般伺服系统及调节系统常用的控制方法。但是理想的积分、微分环节不具有可实现性，另外，积分环节在应用过程中往往会出现零位漂移和饱和现象，这直接限制了PID的实际应用效果。 

JP63006601的日本专利文件中公开的技术方案，在PID控制器中通过通道因子滤波器进行微分信号的检测比较，从而动态调节PID的微分形式，达到控制的目的。在该控制器中当控制信号超过了设定阈值，则启动二阶微分环节代替一阶微分环节；反之则采用一阶微分环节。 

JP3097003的日本专利文件中公开的技术方案，该控制器主要由一个具有非线性特性的PI控制单元以及一个考虑目标值和对外界扰动进行微分作用的被控制变量组成的综合滤波器，该滤波器在PI控制单元工作前工作。这样，通过综合滤波器何以获得输出偏离量以精确、简单自如地进行含有微分特性的非线性处理，该方法可以方便地实现两自由度控制。 

JP2001092501的日本专利文件中公开的技术方案，两个基本滤波器设置在PID控制器前面，被控制量的目标值输入控制器，该控制器通过前面的两个滤波器组成一个连续的反馈控制系统。其中一个滤波器中的时间常数为定值，另一个滤波器的时间常数为一组数值，可以随时间变化。 

GB2389283的英国专利文件中公开的技术方案，为一自适应低通滤波器，其时间常数t由t=1a+bw]]>来控制，其中a为常数，w为两连续信号通过滤波器的差分，b是比例增益K_p和积分环节K_i/(1+z^-1)的和，这样，该PI控制器可以修改自适应控制器的带宽。PI控制器可以改为PID控制器，其中b中添加一个微分环节(1-z^-1)K_d。 

美国专利5,572,558的文件中公开得技术方案是：一种带有PID滤波器的锁相环，用于电磁记录中姿态采样读通道的同步采样中锁相环的动态恢复。其中PID滤波器包含一个派生单元通过提高相边际和阻尼来减少锁相环的设定时间。 

美国专利5,105,138的文件中公开的技术方案，两自由度PID控制器包含一个定点滤波器，在噪声信号处理中根据给定值和被控系统的控制值实现微分作用，以输出以给定信号。PI控制器根据给定信号和控制量的偏离情况，完成PI控制操作，形成控制信号。该控制信号与处理过的噪声信号相加，获得控制系统的最终控制指令信号。 

92109857.X的中国专利文件中公开的技术方案，在普通不完全微分型PID控制系统的设定值装置中加上一个设定值滤波器(12)，此设定值滤波器由微分补偿器(13)、比例补偿器(14)和积分补偿器(15)所组成，而积分补偿器则由第一积分延时器(15A)、第二积分延时器(15B)和减法器(15C)所组成。通过适当选择各环节的二自由度系数α、β、γ，可以组成各种不同类型的PID控制器，并同时实现最佳的跟踪特性和最佳的抗干扰特性。 

200510112230.8的中国专利文件中公开的技术方案，步骤如下：1)当工控机的检测部分接到主机发出的采样命令后，对被控制对象进行采样滤波，由模拟量输入通道将采样信号送入检测变送装置，再经A/D转换后得到数字信号后对对象进行辨识；2)通过确定控制器可调参数λ的下限，保证对应的PID控制器的四个参数取值为正；3)判断经过A/D转换后的数字量输入信号极性，据此计算误差信号；4)计算极限PID控制器参数值；5)计算控制信号增量的值，由D/A转换后输出至执行器，使被控对象运行在给定的范围内。本发明得到的控制器逼近理论设计出的最优控制器性能，可达到用户满意的标称性能和鲁棒性能，实现更好的控制效果。