[发明专利]一种基于保持型仿人PID的系统控制方法

摘要

本发明公开了一种基于保持型仿人PID的系统控制方法，包括步骤：一、获取偏差信号；二、对偏差信号进行保持型仿人PID控制运算：将控制器的控制过程划分为多个时间区间、按时间先后顺序将多个时间区间分成积分保持区间和积分作用区间两种类型分别进行处理，积分保持区间：积分作用保持上一时间区间的积分终值，积分作用区间：在上一时间区间积分作用基础上进行积分运算；输出对执行器进行控制的控制信号；三、控制执行器且通过执行器对被控对象的被控变量进行调整，用测量装置实时检测被控变量。本发明设计合理、构思巧妙、实现方便且适用范围广、控制效果好，运用保持型仿人PID控制方法的控制系统调节时间短、超调量小且抗干扰能力强。

主权项

1.一种基于保持型仿人PID的系统控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、获取偏差信号e(t)：采用测量装置(4)对被控对象(3)的相应被控变量y进行实时检测，且同步通过差值比较器将所检测信号r(t)与设定信号r₀(t)进行差值比较并得出偏差信号e(t)；所述差值比较器同步将偏差信号e(t)传送至控制器(1)，所述控制器(1)为PID控制器；步骤二、保持型仿人PID控制运算：采用控制器(1)对偏差信号e(t)进行保持型仿人PID控制运算，并相应输出对执行器(2)进行控制的控制信号u(t)，且测量装置(4)、所述PID控制器、执行器(2)和被控对象(3)形成一个完整的闭环负反馈控制系统，所述PID控制器的控制运算过程如下：201、时间区间划分：通过所述PID控制器求算出偏差信号e(t)＝0和偏差信号e(t)的一阶倒数时的多个时间点，并且以求算出的多个时间点为分界点，将所述PID控制器在闭环负反馈控制系统达到稳定状态之前的控制过程划分为多个时间区间(t₀，t₁)、(t₁，t₂)、(t₂，t₃)...(t_n-1，t_n)，n为所划分时间区间的数量，t₀＝0；202、分区间进行保持型仿人PID控制运算：按时间先后顺序，通过控制器(1)先后对步骤201中所划分出的多个时间区间依次进行保持型仿人PID控制运算，且对多个时间区间的保持型仿人PID控制运算方法均相同；对于任一个时间区间(t_i-1，t_i)而言，所述PID控制器的保持型仿人PID控制运算过程均分为以下两种情形进行处理：Ⅰ)当时，说明时间区间(t_i-1，t_i)为积分作用区间，此时所述PID控制器按照公式：u(t)=1P[e(t)+Tdde(t)dt]+1PTi[ui-1+∫i-1te(t)dt]---1)]]>计算输出的控制信号u(t)；Ⅱ)当时，说明时间区间(t_i-1，t_i)为积分保持区间，此时所述PID控制器按照公式：计算输出的控制信号u(t)；相应地，将步骤201中所划分出的多个时间区间，分成积分作用区间和积分保持区间两类时间区间，且多个时间区间中，积分作用区间和积分保持区间交错分布；式1)和式2)中，P为所述PID控制器的比例度；T_d为所述PID控制器的微分时间常数；T_i为所述PID控制器的积分时间常数；u_i-1为与时间区间(t_i-1，t_i)相邻的上一个时间区间时间区间(t_i-2，t_i-1)的积分终值，即所述PID控制器在t_i-1时刻的积分值；所述PID控制器在t₀时刻的积分值为0；式1)中，为所述PID控制器在t时刻的积分值，且t∈(t_i-1，t_i)；式2)中，u_i-1为与所述PID控制器在时间区间(t_i-1，t_i)内各时刻的积分值；步骤三、保持型仿人PID控制输出：所述PID控制器向执行器(2)发送步骤二中运算得出的控制信号u(t)，对执行器(2)进行控制，且通过对执行器(2)进行控制实现对被控对象(3)的被控变量y进行相应控制调整的目的；同时，在对被控变量y进行控制调整过程中，采用测量装置(4)对被控对象(3)的相应被控变量y进行实时检测。