[发明专利]一种改进数字PID控制器及其构建方法

说明书

本发明公开了一种改进数字PID控制器及其构建方法。本发明在传统PID控制器的基础上，采用双闭环的方式，能够在保证系统稳定精度和稳定度的基础上，有效提高系统的跟踪精度，降低系统的超调量。具有控制精度高，系统稳定性好，系统超调量低等特点，且不增加调试参数，调试过程简洁，可靠。

技术领域

本发明涉及PID控制技术领域，具体涉及一种改进数字PID控制器及其构建方法。

背景技术

随着制导技术的不断发展，对导弹的命中率要求越来越高，对导引头的制导精度提出了更高的要求，要求伺服平台能够提高跟踪精度，降低超调，从而实现精确打击目标的目的。

数字PID控制器具有传输稳定、抗干扰能力强、信噪比稳定、非线性失真小等特点，被广泛应用于伺服控制系统中，然而，常规PID能够对系统实现粗调，不能实现系统精准控制，需要对常规数字PID控制器进行改进。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种改进数字PID控制器，能够在不增加调试参数，不牺牲系统控制精度和系统稳定度的基础上，提高系统的跟踪精度，降低系统的超调量。

本发明的改进数字PID控制器，首先对被控对象进行无反馈的PID控制，然后在PID控制回路中的积分和微分环节中增加一个比例和积分环节，并对PID控制回路中的比例积分环节增加一路由比例和积分环节组成的负反馈、对PID控制回路增加一路由比例和积分环节组成的负反馈；其中，两路负反馈的对应的比例和积分环节的参数相同。

本发明还提供了一种上述控制器的构建方法，包括如下步骤：

步骤1，针对被控系统，采用无反馈PID控制算法对被控系统进行控制；调试PID控制参数，使得控制系统稳定；

步骤2，保持步骤1的PID参数不变，在PID的输入端增加由比例和积分环节组成的负反馈，形成单闭环PID控制；调试负反馈回路上的比例和积分参数，优化系统性能；

步骤3，保持步骤2的单闭环PID控制参数不变，在积分和微分环节之间添加一个比例和积分环节，形成改进单环PID控制；其中，所述添加的比例和积分环节的参数和步骤2负反馈回路上的比例和积分环节的参数一致；调试改进单环PID控制中负反馈回路上的比例和积分参数，优化系统性能；

步骤4，保持步骤3的改进单环PID控制参数不变，在系统输入的比例和积分环节上增加一路由比例和积分环节组成的负反馈，形成改进双闭环PID控制；其中，增加的负反馈的比例和积分的参数与步骤3负反馈回来上的比例和积分环节的参数一致。

有益效果：

本发明在传统PID控制器的基础上，采用双闭环的方式，能够在保证系统稳定精度和稳定度的基础上，有效提高系统的跟踪精度，降低系统的超调量。具有控制精度高，系统稳定性好，系统超调量低等特点，且不增加调试参数，调试过程简洁，可靠。

附图说明

图1为常规PID控制算法原理框图。

图2为单闭环PID控制算法原理框图。

图3为改进单闭环PID控制算法原理框图。

图4为改进双闭环PID控制算法原理框图。

图5为一种改进双闭环PID控制算法原理框图。

图6为常规PID控制算法。

图7为常规PID控制算法仿真框图。

图8为常规PID控制算法阶越响应曲线(超调量为1.43，响应时间为0.12s)。

图9为常规PID控制算法幅频特性曲线(带宽28.3Hz,相角裕度57.3°，幅值裕度8.06，谐振峰值1.48)。