[发明专利]一种高性能PID控制方法

权利要求书

1.一种高性能PID控制方法，其特征在于，所述方法包括如下方法步骤：

串接主PID控制器和副PID控制器，所述主PID控制器的比例系数引入第一可变系数，所述主PID控制的器的微分系数引入第二可变系数，并且，在所述副PID控制器的微分项中串联一低通滤波器；

计算当前时刻控制偏差值，判断当前时刻控制偏差值是否大于调节目标值的阈值，若当前时刻控制偏差值大于调节目标值的阈值，则通过串接的主PID控制器和副PID控制器计算当前控制量；

所述副PID控制器向被控对象输出当前控制量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若当前时刻控制偏差值小于调节目标值的阈值，则直接向被控对象输出控制量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过串接的主PID控制器和副PID控制器计算当前控制量包括如下方法步骤：

当前时刻控制偏差值输入到主PID控制器计算并输出第一控制量，所述第一控制量输入到副PID控制器计算并输出当前控制量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一控制量通过如下方法计算：

u₁(t)＝xK_Pe(t)+yK_De(t)+K_Ie(t)，其中u₁(t)为第一控制量，e(t)为前时刻控制偏差值，K_P为主PID控制器的比例系数，x为第一可变系数，K_D为主PID控制器的微分系数，y为第二可变系数，K_I为主PID控制器的积分系数。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一可变系数通过如下方法计算：

其中，Q为常数，e(t)为前时刻控制偏差值；

所述第二可变系数通过如下方法计算：

其中，Q为常数，e(t)为前时刻控制偏差值。

6.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述当前控制量通过如下方法计算：

u(t)＝K'_Pu₁(t)+K'_Iu₁(t)+(K'_Du₁(t)+G(t))，其中，u(t)为当前控制量，u₁(t)为第一控制量，K'_P为副PID控制器的比例系数，K'_D为副PID控制器的微分系数，K′_I为副PID控制器的积分系数，G(t)为串联于副PID控制器的微分项中的低通滤波器。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述串联于副PID控制器的微分项中的低通滤波器G(t)通过如下方法计算：

其中，T_f(t)为滤波器系数。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述主PID控制器输出第一控制量前，还包括如下方法步骤：

比较第一控制量与第一控制量上限，当第一控制量≤第一控制量上限，则比较第一控制量的与第一控制量下限，否则第一控制量取第一控制量上限输出；

当第一控制量≥第一控制量下限，则输出第一控制量，否则第一控制量取第一控制量下限输出。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述副PID控制器输出当前控制量前，还包括如下方法步骤：

比较当前控制量与被控对象输入控制量上限，若当前控制量≤被控对象输入控制量上限，则比较当前控制量的与被控对象输入控制量下限，否则当前控制量取被控对象输入控制量上限输出；

若当前控制量≥被控对象输入控制量下限，则输出当前控制量，否则当前控制量取被控对象输入控制量下限输出。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，在控制起始阶段初始化控制量和初始化控制偏差值。