基于内模原理的PID控制器参数整定.pptx

基于内模原理的PID控制器参数整定;1，内模控制;简介;主要优点;主要性质;内模控制原理 ;从图可知 , 其反馈信号为: (2) 如果模型准确 ，即Gm(s)= Gp(s), 且没有外界扰动 ，即d (s)= 0，则模型的输出ym 与过程的输出y相等，此时反馈信号为零。这样，在模型不确定性和无知输入的条件下，内模控制系统具有开环结构。 ;2，基于IMC的PID控制器参数整定方法; 本文的目的在于使（3）和（4）等价，因而将要从内模控制的角度来设计PID控制器。 由内模控制的设计方法，可获得如下形式的内模控制器： (6) 其中， 为低通滤波器；r为过程模型Gm-(s)部分的相对阶次 。 式中 Gm-(s)为Gm(s)进行如下式（7）和（8）形式的分解结果，Gm+(s)包含了所有的纯滞后和右半平面的零点，并规定其静态增益为1,Gm-(s)为过程模型的最小相位部分。即： Gm(s)=Gm-(s)Gm+(s) (7) Gm-(s)=1 (8) ;将式（6）代入式（4），得： （9） 由于Gm+(s)=1 ，则式（9）的分母多项式在S=0时为零，因此，GC(s)中含有积分作用。式（9）可以写成： （10） 其中， （11） 当过程模型已知时，根据式（10）和PID控制算式（3），由s多项式各项幂次系数对应相等的原则，求解可得基于内模控制原理的PID控制器各参数。 ;2.2 一类系统的PID控制器参数整定方法 针对如下形式的一类开环稳定的一阶加纯滞后非最小相位过程模型，进行PID控制器参数整定： （12） 就以上过程模型做两点说明：（1）对于最小相位系统，只需令a=0即可；（2）对于像电站粉锅炉主蒸汽温度系统之类的多容高阶大惯性环节，可以等效为上式，不过a=0，而且这种等效造成的误差可以达到相当满意的程度。 根据内模控制器设计步骤，对Gm(s)作如（7）、（8）形式分解，得到： （13）;因而对（13）式在s=0处求取各阶导数得： Gm-(0)=Kp，Gm-(0)=-KpTp，Gm-(0)=2KpTp2， Gm+(0)=1，Gm+(0)=-τp-a，Gm+(0)=τp2+2aτp, Gm+(0)=-τp3-3aτp3 。