基于Taylor展開(kāi)法整定MIC－PID控制器參數(shù)
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內(nèi)模控制(IMC)是一種實(shí)用性很強(qiáng)的控制方法，其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，跟蹤調(diào)節(jié)性能好，特別是對(duì)于魯棒性及抗干擾性的改善和大時(shí)滯系統(tǒng)的控制，效果尤為顯著。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，IMC方法的應(yīng)用已經(jīng)從線性系統(tǒng)擴(kuò)展到了非線性和多變量系統(tǒng)，并產(chǎn)生了多種設(shè)計(jì)方法，如零一極點(diǎn)對(duì)消法，預(yù)測(cè)控制法，針對(duì)PID控制器設(shè)計(jì)的方法等。將IMC引入PID控制器的設(shè)計(jì)，既可以得到明確的解析結(jié)果，降低參數(shù)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和隨機(jī)性，又能方便地考慮到系統(tǒng)魯棒性的要求。本文針對(duì)一階不穩(wěn)定時(shí)滯過(guò)程，通過(guò)對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)含有純滯后環(huán)節(jié)的近似處理，介紹了Taylor級(jí)數(shù)在MIC-PID參數(shù)整定中的應(yīng)用，最后利用仿真進(jìn)行了驗(yàn)證。
1 內(nèi)模控制
1)內(nèi)模控制原理
內(nèi)模控制器與簡(jiǎn)單反饋控制結(jié)構(gòu)的關(guān)系，可以用圖1來(lái)表示。
圖中C(s)為反饋控制器，GIMC(s)為內(nèi)模控制器，
為被控過(guò)程對(duì)象，G(s)為過(guò)程對(duì)象模型，R(s)為設(shè)定值輸入，D(s)為擾動(dòng)輸入，Y(s)為系統(tǒng)輸出值。對(duì)于圖1中的內(nèi)模控制器，有：
2)內(nèi)模控制器的設(shè)計(jì)步驟
步驟2：IMC控制器設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)內(nèi)模控制器時(shí)，需在最小相位的
上增加濾波器，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性。定義內(nèi)模控制器為
上面的公式可以用來(lái)求取控制器的增益、積分時(shí)間和微分時(shí)間，這些參數(shù)是過(guò)程模型參數(shù)和IMC濾波器時(shí)間常數(shù)的函數(shù)。
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