如何通过频域指标来确定pid参数

张若曦❤️pb? 2024-05-28 16:13:06

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采用pid控制策略时，kp，ki，kd三个参数对系统的控制效果起决定性作用，所以我们主要精力用在寻找最佳的kp，ki，kd参数值，即进行pid参数的整定，从而使主动悬架的pid控制达到预定要求。当kp，ki，kd三个参数相应增大时，控制系统在时域内的控制效果和性能指标有如下变化，变化的规律如下表4.1.1.1所示：表4.1.1.1 pid调节参数与系统时间域性能指标间关系参数名称上升时间超调量过渡过程时间静态误差kp 减小增大微小变化减小ki 减小增大增大消除kd 微小变化减小减小微小变化表4.1.1.2 ziegler-nichols 调整法则**类型 kp ti tdp 0.5 kcp --- 0pi 0.45 kcp (1/1.2) tcp 0pid 0.6kcp 0.5tcp 0.125 tcp我们可以根据这些关系进行pid参数的整定。但是需注意的是该表只是一个定性的辅助说明，各参数与性能指标之间的关系不是绝对的，只是表示一定范围内的相对关系。kp,ki,kd三个参数之间还有相互影响，一个参数变了，另外两个参数控制效果也会改变。因此，我们可以参考此表，根据实际控制响应曲线调整这三个参数，使控制效果更好的满足性能指标的要求，达到我们的控制目标。关于pid参数整定，人们总结了许多经验图表和公式，比较著名的理论方法有根轨迹法、频率整定法、最优化法。而实用方法则有扩充临界比例度法，扩充响应曲线法，归一参数整定法，优选法，凑试法以及ziegler-nichols经验公式(如表4.1.1.2)等。由于我们是在matlab环境下进行设计与**，而该软件具有强大的图形功能，方便的可视化操作，所以我们只需以经验公式做定性参考，然后直接根据**曲线来选择pid参数。依据主动悬架系统性能指标要求和一些基本的整定参数的经验，选择不同的pid参数进行**，最终确定满意的参数。这样既直观方便、计算量小，又便于调整与改进。在本文中我们使用凑试法整定ptd参数。在凑试时，可参考上述比例系数kp，积分系数ki，微分系数kd对控制过程的影响趋势，根据经验公式和主动悬架系统的特性对参数实行下述先比例，后积分，再微分的整定步骤。它分为以下几步：1）首先我们整定比例部分。即先将ki和kd设为0，然后由小变大逐步改变kp，同时观察系统响应，直到控制系统得到反应快，超调小的响应曲线。由于此时系统仍有静差，且静差仍在一个较大的范围内，所以单用比例调节器还不能达到目的，进入下一步调节。2）加入积分环节，整定积分系数。首先置ki为一个较小的值，并将第一步整定得到的kp略微缩小，如缩小为原值的0.8倍。然后逐步增大ki，观察系统响应曲线，使系统在保持良好动态性能的情况下，静差得到消除。在此过程中，可根据响应曲线的好坏反复改变kp和ki，以期得到满意的控制过程与控制参数。使用比例积分调节器消除了静差，但动态过程经反复调整仍不能满意，故我们转向第三步。3）加入微分环节，构成比例积分微分调节器。微分系数kd的整定方法同第二步，在前面整定的基础上逐步增大kd，同时相应地微幅改变kp和ki，逐步凑试，以获得满意的调节效果和控制参数。 20210311

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