[发明专利]一种PID控制系统的参数自整定方法

说明书

本发明公开了一种PID控制系统的参数自整定方法。涉及PID控制系统的参数自整定技术领域。包括将N组PID控制器参数投入到系统中仿真运行，计算PID控制器输出值；分别计算N组PID控制器参数对应控制系统的性能指标；比较N组性能指标选择最优性能指标对应的PID控制器参数组为待测参数组；根据待测参数组在系统中仿真运行获取最优PID控制器参数组。本发明在三维维空间M中产生N个PID控制器参数且通过仿真运行并计算控制系统的性能指标，通过控制系统的性能指标的最优值获取PID控制器参数，提高了不同控制系统中PID控制器参数确认的效率。

技术领域

本发明属于PID控制系统的参数自整定技术领域，特别是涉及一种PID控制系统的参数自整定方法。

背景技术

在工业过程控制中，按被控对象的实时数据采集的信息与给定值比较产生的误差的比例、积分和微分进行控制的控制系统，简称PID控制系统。PID控制具有原理简单，鲁棒性强和实用面广等优点，是一种技术成熟、应用最为广泛的控制系统。

PID控制器的参数必须根据工程问题的具体要求来考虑。在工业过程控制中，通常要保证闭环系统稳定，对给定量的变化能迅速跟踪，超调量小。在不同干扰下输出应能保持在给定值附近，控制量尽可能地小，在系统和环境参数发生变化时控制应保持稳定。一般来说，要同时满足这些要求是很难做到的，必须根据系统的具体情况，满足主要的性能指标，同时兼顾其它方面的要求。

本发明致力于发明一种PID控制系统的参数自整定方法，用于解决PID控制系统在不同领域中参数整定困难以及获得最优PID控制器参数组困难的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PID控制系统的参数自整定方法，通过比较PID控制器参数对应控制系统的性能指标确认待测参数组再通过对应参数等差仿真微调，解决了现有PID控制系统在不同领域中参数整定困难以及获得最优PID控制器参数组困难的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种PID控制系统的参数自整定方法，包括如下步骤：

S000：确定PID控制器待整定参数比例系数Kp，积分系数Ki和微分系数Kd的可行范围；

S001：根据控制系统的复杂程度确定寻优三维集合M；

S002：在三维维空间M中按预定等差值Dp、Di、Dd产生N个个体，每个个体对应一组可行的PID控制器参数；

S003：将N组PID控制器参数投入到系统中仿真运行，计算PID控制器输出值为：

其中，u(n)表示PID控制器输出，n为采样序号，T为采样周期；

S004：分别计算N组PID控制器参数对应控制系统的性能指标：

其中，e(k)为控制系统的输出误差；u(k)为PID控制器输出值；T为采样周期；

S005：比较N组性能指标选择最优性能指标对应的PID控制器参数组为待测参数组；

S006：根据待测参数组在系统中仿真运行获取最优PID控制器参数组。

优选地，S006中根据待测参数组在系统中仿真运行获取最优PID为控制器参数组具体过程如下：

T000：采用待测参数组在系统中仿真运行；

T001：仿真运行过程，记录并判断Kp的波动频率Fp是否超过阈值Fm；若是，则执行T002，若否则执行T003；

T002：则令Kp＝Kp+Dp，执行T000；