CN107991862B - 一种可控临界速度的无超调pid控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可控临界速度的无超调PID控制方法，具体包括以下步骤：判定当前工况是否符合预设工况，如符合预设工况，采用修正方法修改PID计算的内部目标值，若不符合预设工况，PID计算的内部目标值等于系统输入的目标值；根据PID计算的内部目标值进行PID计算和控制。本发明通过修改合适工况的内部目标值的方法，能够在传统PID控制的基础上，实现快速无超调到达目标点、并且抵达目标点的速度可控的功能，可同时满足响应速度快、稳定状态抗干扰强、不能有超调、规定速度到达控制目标的要求，满足了产品的特殊控制需求，为产品的运行提供了可靠保证。

Description

一种可控临界速度的无超调PID控制方法
技术领域
本发明涉及自动控制技术领域，特别是一种基于PID的控制方法。
背景技术
自动控制技术，是20世纪发展最快、影响最大的技术之一，也是21世纪最重要的高技术之一。就定义而言，自动控制技术是控制论的技术实现应用，是通过具有一定控制功能的自动控制系统，来完成某种控制任务，保证某个过程按照预想进行，或者实现某个预设的目标。从控制的方式看，自动控制系统有闭环和开环两种，当今的闭环自动控制技术都是基于反馈的概念以减少不确定性；反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关键的是被控变量的实际值，与期望值相比较，用这个偏差来纠正系统的响应，执行调节控制。在工程实际中，应用最为广泛的调节控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。
然而，传统的PID控制方法存在超调、规定速度达不到控制目标等情况，对于对控制方法有着特殊要求的产品来说，传统的PID控制方法便无法满足控制需要。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供了一种基于PID的控制方法，能够同时满足响应速度快、稳定状态抗干扰强、不能有超调、规定速度到达控制目标的控制要求，为产品的运行提供可靠保证。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种可控临界速度的无超调PID控制方法，具体包括以下步骤：
A.判定当前工况是否符合预设工况，如符合预设工况，进行步骤B，若不符合预设工况，PID计算的内部目标值等于系统输入的目标值，并运行步骤C；
B.采用修正方法修改PID计算的内部目标值；
C.根据PID计算的内部目标值进行PID计算和控制。
上述一种可控临界速度的无超调PID控制方法，步骤B所述的修正方法根据下式并对应不同工况进行PID计算内部目标值的调节：
u(k)=s*u(k-1)+(1-s)*t
式中：u为输出，用来当作本次PID计算的内部目标值；s为预设参数，修改s的值可以改变到达目标位置的速度，s取值范围0-1；t为系统输入的目标值。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明通过修改合适工况的内部目标值的方法，能够在传统PID控制的基础上，实现快速无超调到达目标点、并且抵达目标点的速度可控的功能，可同时满足响应速度快、稳定状态抗干扰强、不能有超调、规定速度到达控制目标的要求，满足了产品的特殊控制需求，为产品的运行提供了可靠保证。
附图说明
图1为本发明中s取不同值时u(k)的输出值示意图；
图2为传统PID控制状态下的目标值与实际值关系示意图；
图3为应用本发明时的目标值与实际值关系示意图。
具体实施方式
一种可控临界速度的无超调PID控制方法，通过在合适工况的PID控制计算前使用修正方法修改PID计算的内部目标值，从而使实际控制符合理想状态。该方法具体包括以下步骤：
A.判定当前工况是否符合预设工况，如符合预设工况，进行步骤B，若不符合预设工况，PID计算的内部目标值等于系统输入的目标值，并运行步骤C。
本步骤中所述的预设工况，例如受控物实际位置接近目标位置时等等。
B.采用修正方法修改PID计算的内部目标值。
本步骤所述的修正方法根据下式并对应不同工况进行PID计算内部目标值的调节：
u(k)=s*u(k-1)+(1-s)*t
式中：u为输出，用来当作本次PID计算的内部目标值；s为预设参数，修改s的值可以改变到达目标位置的速度，s取值范围0-1；t为系统输入的目标值。
其中，s的取值可以根据不同工况灵活更改，当s取值不同时u(k)的输出值如图1所示。
C.根据PID计算的内部目标值进行PID计算和控制。
下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
本公司生产的某一阀类产品，特定工况需要从0%开到100%，要求打开到100%时不能有超调，并且要慢速接近并到达100%。如采用传统PID调节控制方法，其目标值与实际值的关系如图2所示，显然不能满足无超调、且慢速接近全开的要求。
应用本发明进行阀的开启控制，具体包括以下步骤：
A.判定当前工况是否符合预设工况；本实施例中的目标开度为100%，则可设定阀开度为95%，预设s=0.6。
判断时，即可判断阀的当前实际开度是否大于95%，如当前实际开度大于95%，进行步骤B；若当前实际开度小于95%，PID计算的内部目标值等于系统输入的目标值，并运行步骤C。
B.采用修正方法修改PID计算的内部目标值。
本步骤所述的修正方法根据下式并对应不同工况进行PID计算内部目标值的调节，即将s=0.6带入下式：
u(k)=s*u(k-1)+(1-s)*t=0.6*u(k-1)+(1-0.6)*100
式中：u为输出，用来当作本次PID计算的内部目标值；s为预设参数，修改s的值可以改变到达目标位置的速度，s取值范围0-1；t为系统输入的目标值。
当然，s的取值可以根据不同工况灵活更改。
C.根据PID计算的内部目标值进行PID计算和控制。
采用本发明进行阀开度的控制，其目标值与实际值的关系如图3所示，可见，采用本发明进行阀开度的控制能够满足无超调且慢速接近全开的要求。

Claims (1)

1.一种可控临界速度的无超调PID控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
A.判定当前工况是否符合预设工况，如符合预设工况，进行步骤B，若不符合预设工况，PID计算的内部目标值等于系统输入的目标值，并运行步骤C；
B.采用修正方法修改PID计算的内部目标值；
C.根据PID计算的内部目标值进行PID计算和控制；
步骤B所述的修正方法根据下式并对应不同工况进行PID计算内部目标值的调节：
u(k)＝s*u(k-1)+(1-s)*t
式中：u为输出，用来当作本次PID计算的内部目标值；u(k)，为本次要用于PID调节的内部目标值；u(k-1)为上一次用于PID调节的内部目标值；s为预设参数，修改s的值可以改变到达目标位置的速度，s取值范围0-1，s的取值可以根据不同工况灵活更改；t为系统输入的目标值。
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