如何通过频域指标来确定pid参数

张若曦❤️pb? 2024-11-29 11:55:12
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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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