控制技术·数字PID控制中的积分饱和问题.pdf

　第３０卷 第６期 华电技术 Ｖｏｌ．３０　Ｎｏ．６　 　　２００８年６月 ＨｕａｄｉａｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｊｕｎ．２００８　 　 ·控制技术 · 数字ＰＩＤ控制中的积分饱和问题 ＩｎｔｅｇｒａｌｓａｔｕｒａｔｉｏｎｉｎｄｉｇｉｔａｌＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌ 杨锦 ＹＡＮＧＪｉｎ （广东省电力学校，广东 广州　５１０５２０） （ＧｕａｎｇｄｏｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｃｈｏｏｌ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０５２０，Ｃｈｉｎａ） 摘　要：分析了计算机控制系统中最常用的ＰＩＤ调节器在工程应用中的积分饱和问题，介绍了几种抗积分饱 和的方法。仿真研究表明，文中所采用的改进算法比常规ＰＩＤ控制能较好地消除积分饱和作用，在实际应用 中有一定的实用价值。 关键词：ＰＩＤ；积分饱和；控制算法；饱和效应 中图分类号：ＴＭ６２１．６　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１６７４－１９５１（２００８）０６－００６４－０４ Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｉｎｔｅｇｒａｌｓａｔｕｒａｔｉｏｎｏｃｃｕｒｒｅｄｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｗｈｉｃｈｉｓｍｏｓｔｃｏｍ ｍｏｎｉｎｔｈｅｃｏｍｐｕｔｅｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｓｅｖｅｒａｌａｎｔｉｓａｔｕｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｕｓｅｄｉｎｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｃａｎｅｌｉｍｉｎａｔｅｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｌｓａｔｕｒａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈｅｃｏｎ ｖｅｎｔｉｏｎａｌｏｎｅａｎｄｉｓｖａｌｕａｂｌｅｉｎｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＩＤ；ｉｎｔｅｇｒａｌｓａｔｕｒａｔｉｏｎ；ｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｓａｔｕｒａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ ０　引言 ＰＩＤ控制是最早发展起来的控制策略之一。它 所涉及的算法和控制结构简单、十分适用于工程应 图１　数字ＰＩＤ控制系统原理框图 用背景、控制方案并不要求精确的受控对象的数学 　　由于数字ＰＩＤ控制是一种采样控制，它只能根 模型，且控制效果一般都能令人满意，是一种应用非 据采用时刻的误差ｅ（ｋ）来计算控制量ｕ（ｋ）。在采 常普遍的控制策略。特别是在计算机控制系统中， 样时刻ｔ＝ｉＴ（Ｔ为采样周期，ｉ为正整数），模拟ＰＩＤ 由于ＰＩＤ控制规律是用计算机程序来实现的，因此， 的调节方程 它的灵活性很大。一些原来在模拟ＰＩＤ控制器中无 １ｔ Ｔｄｅ（ｔ） ｕ（ｔ）＝Ｋ ｅ（ｔ）＋ ｅ（ｔ）ｄｔ＋ ｄ 。（１） 法实现的问题，在引入计算机以后，就可以得到解 ｐ[ Ｔ∫ ｄｔ ] ｉ ０ 决，但ＰＩＤ控制在实际应用过程中也有一些缺陷。 　　经离散化后可得位置式算法公式 本文就数字ＰＩＤ控制过程中出现的积分饱和问题及 Ｋ ｕ（ｋ）＝Ｋｅ（ｋ）＋Ｋ ｅ（ｊ）＋Ｋ［ｅ（ｋ－１）］，（２）