论文摘要
PID控制算法是迄今为止最通用的控制策略。有许多不同的方法以确定合适的控制器参数。这些方法区分于复杂性、灵活性及使用的过程知识量。一个好的整定方法应该对以下特性进行合理的折衷：负载干扰衰减,测量噪声效果,过程变化的鲁棒性,设定值变化的响应,所需模型,计算要求等。我们需要简单、直观、易用的方法,这些方法需要较少的信息,并能够给出合适的性能。我们有时也需要那些具有更多的信息及计算量,但能给出较好性能的较复杂的方法。对于不同的控制要求、不同的系统先验知识,考虑用不同的方法,这些算法要求要考虑到收敛性、直观、简单易用,还要综合抗负载干扰、过程变化的鲁棒性,最优性,并能根据尽可能少的信息和计算量,给出较好的结果。本论文针对带滞后因子的被控对象,采用PID控制器,讨论系统的幅值裕度和相角裕度的设计问题。利用幅值-相角裕度测试器技术,在PID控制器参数稳定域内,分别绘制幅值裕度曲线和相角裕度曲线,进而基于一种时滞系统图解稳定性判据识别出满足给定的幅值裕度和相角裕度的参数区域。仿真结果验证了本文方法设计的PID控制系统,具有良好的鲁棒性和动态响应品质。用图解法确定PID控制器参数的稳定域并进行稳定裕度的设计,不需繁杂的数学计算,可直接用系统仿真的方法进行,方法直观、简单,可应用于任意有滞后或无滞后的被控对象,具有一定的普遍性和工程意义。通过在可行区域上进行其他性能指标寻优,如相角裕度和幅值裕度,可以求出满足相应指标集的PID控制器参数区域,从而可以大大提高控制器的设计效率。该方法适用于绝大多数工业控制系统,为工业控制系统的控制器设计提供了一种简单易行的设计方法。