专家PID控制

专家IP控制D

1专、家PID控原制1理、专家IP控制原D 专理家PD控制I的实质是基：于控受对和象制控规的各种 知律，识须无知道被控象对精确模型，利的专家经用来验设计 PID数参专家。PID控是制种一接直型家专控制器

。图 1典型二阶系单统阶位响跃误应差线曲令(e)表示离散k的当化前采样刻的时误差值e,k( 1-),(k e-)2别表分前一示和个两前采样时个刻的误值，则有 e(差)ke(=)-ek( k1-) (ke 1-)=(ke-1)- (ke -)22/51

、专家1IPD控制原理根误差及其据化变对，图所示的二阶系1统单阶位 跃应响误曲线差进行如下定性分析： (1 )当 (ke) >1时M,明误差的说绝对值经已大。很 不误论变化差趋如势何，应考都虑控制器输的出定值按输 出以，达迅到调速整差，误误差绝对值使最大以速度减小 ，时同免超避。调时此，相当它于实开环控施。制/351

、专家1PD控I原制理2() 当(ek) (ke)>0 e或(k)=时，说0误明在朝差差误对绝 增值大方变化向，或差为某一误常值未，发生变。 化如果 ek()>M2, 说误明差大较，可考虑控制器实由施 较强控的制作，使误用差绝对朝值减小向变方，化迅速 减误小差的对绝值，控器输制为出u( )ku(k= 1-)+k1{k[ep(k-e(k) -1])+ ik(ek)k+[d(ek-2)ek (1-+e)(k- )2] }如果 (ke <)M2说明尽管，误差绝朝对增值大向变化方， 但差绝对值误身并不本很是大可，虑实考施一般的控 作制，用扭误差转的变趋化，使其朝误差势对绝减小方值 向变化，控器输出制 为(k)uu=(k- )+kp[1ek)(-ek( 1-)+kie(k])+kd[e( )k-2(e -k)1e+( k2-)]/1451

专、PI家D制控理原(3)当e( )k e(k)0, e<k)(e(k -)10>或e(k)=0时，,明误 说差的绝值对减朝小的方向变化或者，已经达平到衡态。此状时 可考虑，取保采控持制器出输不变 (4)。 当(e) e(k)<0, ek(k)e (k-1 )<0时说，误差处于明 极值态状。如此果误时差的对绝较值大，即e(k) M 2可考，虑实施 较的强控制用作即，u ()ku=k (-1)+1kpem(kk )果如时此误差绝的值对较，小 即(ek) <2M,考可实施 较虑的控制作弱用即，u( )=u(kk 1-+k2kpem)k)(

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11、家专PD控I原理(制5 当)e() k (精)时度说，误差明绝的值很对，小时加 此入积分节环，少稳减误态。 差上以各式中e,mk)(为误差的k第个极；u(值k)第为k次 控制器输出的；(k -1u)为第 -k次控1制的输出器k;为1益增 放系数大k,1>1;2为k抑制数系，0k2<<1;1MM,2为设定的误差界限 M1>,M20>;为控k周制期序号的(自然数；)为任 意 的正小数。 实图在1中，,ⅠⅢ,,Ⅴ,…Ⅶ域，误差区朝绝对减值 的小向变方，此化时可采，取持保待措施，等当于实相施 环控开；Ⅱ,制ⅣⅥ,,Ⅷ区域…误差，对值绝增大朝 方向的变，此时化可根，误据的差

大小分实施别较强一般或的控制 用，以作抑动制态误。

差6/51

2、仿真例2、仿实真例 求3实阶传函数的递跃阶应 52响503 Gp (0 )s 3s 8 7.3s52 1040 7s其中， 象对样时采为间ml。 s采z变用换行离进散，经化过变z换后的散离化象对为 (yk)=d-n(2)ey(-1)-ked(3ny)k(-2)den-4)y((k3)- +nmu(2)u(-1k)+um(3n)(ku-2)+nm(u4u)(k-3)采 用专P家DI计设制控器在。仿过真中，程 取00.0, 程1序中的5规则条与制算法的5控情况种相对应 专。家PDI控制仿真序程附见录序程expid.p,仿m真结 如图2和果图3所。7示/51

2、仿实例真1.41 2 . 0.811.21 0.8 06. .4 0.200 -.02

.06 .0 0.420

00.

01. 20.3t iem()

s0.4

0.5erorr

,yr

00.10. 20. 3itme(s)

0.405.

2图P I控制D阶响跃曲线应图 误3响差应曲线/851

3、程序代

%码 程代序 码 专%PI家控D制仿真序：程epxpidm % .EpertxP DICo ntolrler cela rall ;lcso ale; cllc; st0.0=01; yss=tf5.(352e05,[10,7.358,.041e704,00];) % lPantds sy=cd2(ssy,t,'zs') ;[nm,uden=tfdat](adss,y'v'; )_1=0;u_2=0uu_3;0=; y1_=0;y2_=0y_;30; x==0,0[0,';] x2l=_0 ;rroe_1r0; =kp0=6; ki=.0.0; kd30=.01;

/19

53

程序代码、fo rk=11:5:00 itemk)(k=*ts ;(k)r=; 1uk(=k)p*(1)x+kdx*(2)+ik*(x)3 ;%PID Co tnroler %l xpeErt cnotolrr uel i abfsx(())>10.8% R leu1: pon-leoo copnrtl role u(u)=0k45;.else f abi(sx1))>0.40 u((k)=0.4; elseif0abs (x1))>(.20 u(k0=0)12. e;lsef absix(())>1.001 u(k=0.10) en;d(1 ) e当(k )M>1时，实施开环制控。1/051

3、程代序码if (1x*)(2)>0| x(x()==02) %R le2u( 2)当e k( e)k)(>或0e(k )0= 如时 e果k) (M 2,制控器出为 输i fab(sx1)(>=)0.50u(k )=(uk- 1)+1k{pke[(k)e-k( -1)] (uk=u_)+21*p*k(x1;)+ ie(kk)+dk[ek)(2-e(k- )+e1k(- )2} el]es如 果 ek( )M<2控，制器输出为u (k)=_u1+.0*4kp*x(1) ;(u)=uk( -k1+k)[epk)-e(k (-1]+ki)e(k) end+ dk[(e)-k2(ek 1)-+e( k2-) e]d ni f((1x)x(2*)< & 0(2)*xx2_>01|()x()==10 %) uRel u(k)=3u(); (k3)当e k() e(k)<,0 e(k)e ( knd1e)0>e或k()=时保0控制器持输出 变不

。1/15

1、3程代序码if x1)(* (x2<) &0x(2)* x_210 % Ru<el4i fabs x((1)>=0).50 uk(=u_)+1*kp*2erorr_1; (4)当 ek)(e(k <), e(k0 )(ke- 1)<时 e0les 果 e(如) Mk 2u()k=(ku -)+1k1kempk() (k)=u_u+1.06k*pe*ror_1; 如r 果(ek)< 2M uk(=)u(k- )1k+k2empk()end ndeif a bsx(()1)=<0.010% Rleu: 5Inetgrl sepaarated PI cntroo lu()k0.=5x*(1)+.010*0x(3; )edn5) (e当(k) (精)时，度入积加分节。

环1215/

3、程序码%代 Rstrectinig het otuupto cfontrllor iefu k()>10 =(u)=1k0 ;ned fiu ()k<=1-0 (k)u=-1;0 nd e L%niar meode l(y)=kde-n2)(y*_-1ed(n)*y32-d_n(4e*y)3_nu+m()*1(ku..) .+num2()*u_+n1mu(3*u_)2+num4(*)u3_ e;rorr(k)r(k)=-y();k

1/351

3、序程代码%------- --Re-urtn o pafraemter--s-------u3=_u2_u_2;u=1;u__=u1()k y;3_y_=;y22_y_=1y;1=y_()k ;(x1)=rero(r);k% CalcultangiP x_1=x22(; )x()2(er=ro(r)-krreo_r1/)t; s% alCclutang iD (3x=x()3)e+ror(kr)*st; %Ca lulatcni I errogr1=e_rrro();k

end

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3

、序程代fi码urge1() pl;to(itm,re,'b',imet,y,r''; x)albl('eite(m)')sylabe;('r,ly); 'fiuge(r2; )lpo(time,rty,-r');' xlbae(l'tiem(s');y)ablel('reorr)';

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