数字PID控制中积分饱和效应及克服方法.pdf

维普资讯 u—K ·[ + d￡+ 7 de]+u (1) 。 可以通过位置算法公式 U．一K ·Ce．+1∑ ，+ (e；一ei一)]+u。 (2) ‘ j- 0 ‘ 近似计算 。 式中：u。——控制常量，即误差为零时的控制量 ； K ——放大倍数 ； T。一一积分时间； Ta——微分时 间。 以位置算法为依据即可用软件方法实现数字 PID调节 。 在实际的控制系统 中，控制量实际输 出值往往受到执行机构性能的限制 (如 阀门的开度)， 而被限制在一定的范 围内，即 己，… ≤ 己，≤ U (3) 其变化也局限在一定 的范围，即 i己，l U (4) 如果控制量 己，在上述范围内，那么 PID控制可 以达到预期效果 。一旦超 出上述范 围(如超 出阀门的最大开度)，则实际执行机构的控制量就不再是计算值 ，因此将 引起不期望的效应 ，称 饱和效应 。 如果被控制对象 由于负荷突变原 因，引起 v 误差阶跃 ，由式 (2)计算 出控制量超 出控制范 围，例如 己， 己，～ ．那么实际上控制量 己，就 只 ，、 能取上限值 己，～ ，而不是计算值 ，如图2所示 。 此时被参数 y值虽在不断上升 ，但 由于控制 量受到限制 ，其增长要 比没有受到限制时慢 ． ．u 误差 e将 比正常情况下持续更长 的时间保持 在正值 ，而使式 (2)中的积分项有较大 的累积 【， 一 值 。当被控参数 y超出给定值后 ，开始 出现负 b 值 ，但 由于积分项的累积值很大 ，还要经过一 urollx ＼． ÷——一 段时间 r后 ．控制量才脱离饱和 区，这样就使 I 系统 出现明显的超调 。在对超调量有严格限制 ． I f 1 r r- 的系统(如锅炉水控制系统)是不允许的。这种 饱和作用是 由积分项 引起 ．故称为积分饱和 a一理想情况 的控制 b一有限制时积分饱和 2 积分饱和 的克服方法 图2 PID位置算法 的积分饱和现象 PID位置算法 中的积分饱和作用主要 引起大幅度 的超调 ．使系统稳定性 下降。如上所述 ， 积分项是 引起积分饱和 的原 因、所 以消除积分饱和的关键在于不能使积分项过大 。通常采