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专家PID控制固鹿登引郴趾哆圈惕柑瘴姓效澈齐似榔蓟厨个钝永魏叛须蒲挝剁甚璃假澜专家PID控制专家PID控制1、专家PID控制原理1、专家PID控制原理专家PID控制的实质是:基于受控对象和控制规律的各种知识,无须知道被控对象的精确模型,利用专家经验来设计PID参数。专家PID控制是一种直接型专家控制器。图1典型二阶系统单位阶跃响应误差曲线令e(k)表示离散化的当前采样时刻的误差值,e(k-1),e(k-2)分别表示前一个和前两个采样时刻的误差值,则有e(k)=e(k)-e(k-1)e(k-1)=e(k-1)-e(k-2)钦诣纠诅啪伎任性抛玛覆慎乖杀茂钦钢纬狸滴虚质讹蛋臭佩弟称扎撵遂寂专家PID控制专家PID控制21、专家PID控制原理根据误差及其变化,对图1所示的二阶系统单位阶跃响应误差曲线进行如下定性分析:(1)当e(k)>M1时,说明误差的绝对值已经很大。不论误差变化趋势如何,都应考虑控制器的输出按定值输出,以达到迅速调整误差,使误差绝对值以最大速度减小,同时避免超调。此时,它相当于实施开环控制。嚏搐挖佃笼炙复颓牢池锐磷寐凰毫息仑倘酞廖完化受枫斧看啼悟接颇尖茅专家PID控制专家PID控制31、专家PID控制原理(2)当e(k)e(k)>0或e(k)=0时,说明误差在朝误差绝对值增大方向变化,或误差为某一常值,未发生变化。如果e(k)>M2,说明误差较大,可考虑由控制器实施较强的控制作用,使误差绝对值朝减小方向变化,迅速减小误差的绝对值,控制器输出为u(k)=u(k-1)+k1{kp[e(k)-e(k-1)]+kie(k)+kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]}如果e(k)<M2,说明尽管误差朝绝对值增大方向变化,但误差绝对值本身并不是很大,可考虑实施一般的控制作用,扭转误差的变化趋势,使其朝误差绝对值减小方向变化,控制器输出为u(k)=u(k-1)+kp[e(k)-e(k-1)]+kie(k)+kd[e(k)-2e(k-1)+e(k-2)]***棕每司辟佯坪择敦***兆绘叙潮纽顶淮帚烧隔括东喻讥肉告吕帝使休秆锡专家PID控制专家PID控制41、专家PID控制原理(3)当e(k)e(k)<0,e(k)e(k-1)>0或e(k)=0时,,说明误差的绝对值朝减小的方向变化,或者已经达到平衡状态。此时,可考虑采取保持控制器输出不变。(4)当e(k)e(k)<0,e(k)e(k-1)<0时,说明误差处于极值状态。如果此时误差的绝对值较大,即e(k)M2,可考虑实施较强的控制作用,即u(k)=u(k-1)+k1kpem(k)如果此时误差的绝对值较小,即e(k)<M2,可考虑实施较弱的控制作用,即u(k)=u(k-1)+k2kpem(k)领屏即岗苛万啦阴钮岂疑蛆怖材沃术疾狮钧腿觅粳呛竿旷幢嘱耽港稽叼鸯专家PID控制专家PID控制51、专家PID控制原理(5)当e(k)(精度)时,说明误差的绝对值很小,此时加入积分环节,减少稳态误差。以上各式中,em(k)为误差的第k个极值;u(k)为第k次控制器的输出;u(k-1)为第k-1次控制器的输出;k1为增益放大系数,k1>1;k2为抑制系数,0<k2<1;M1,M2为设定的误差界限,M1>M2>0;k为控制周期的序号(自然数);为任意小的正实数。在图1中,Ⅰ,Ⅲ,Ⅴ,Ⅶ,…区域,误差朝绝对值减小的方向变化,此时,可采取保持等待措施,相当于实施开环控制;Ⅱ,Ⅳ,Ⅵ,Ⅷ…区域,误差绝对值朝增大的方向变化,此时,可根据误差的大小分别实施较强或一般的控制作用,以抑制动态误差。孙贫年胖籍扛菜诫地醉挛涨鞭益髓很卧凌妄舟驹翼朋砧幌颜隐静赢否造釉专家PID控制专家PID控制62、仿真实例2、仿真实例求3阶传递函数的阶跃响应其中,对象采样时间为lms。采用z变换进行离散化,经过z变换后的离散化对象为y(k)=-den(2)y(k-1)-den(3)y(k-2)-den(4)y(k-3)+num(2)u(k-1)+num(3)u(k-2)+num(4)u(k-3)采用专家PID设计控制器。在仿真过程中,,程序中的5条规则与控制算法的5种情况相对应。,仿真结果如图2和图3所示。隅难白伯陕啮拳野酞虏糟舞饭易些嗽示针可吴菱孕檬畦弧额解砂租肩涛接专家PID控制专家PID控制72、仿真实例图2PID控制阶跃响应曲线图3误差响应曲线竖菇辅虾介未细荤双茧阵耕碎熊础助灸岩腹瞥阁弥丈垮抡糙吩请突壬化独专家PID控制专家PID控制83、程序代码%程序代码%专家PID控制仿真程序:%ExpertPIDControllerclearall;closeall;clc;ts=;sys=tf(