簡單的PID控制算法及其改進(jìn)

不管在電工實(shí)際使用，還是電氣科研入門。對(duì)于某個(gè)系統(tǒng)過程的控制是不可避免的，特別是人工智能興起的今天，電氣作為工科領(lǐng)域的老大哥，也是與時(shí)俱進(jìn)的，現(xiàn)在我們來了解一下幾種簡單傳統(tǒng)的控制算法及其改進(jìn)。

PID控制算法：

PID控制算法在工業(yè)微機(jī)中已經(jīng)應(yīng)用的比較廣泛，控制結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)易于調(diào)整，一般是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行在線對(duì)參數(shù)整定。

PID控制算法的控制規(guī)律：

其中U（t）代表的PID控制的輸出，e（t）代表的輸入信號(hào)，Kp代表的是比例系數(shù)，Ti代表的是積分控制，Td代表的是微分控制。

如果將它建立成模型控制系統(tǒng)：

比例環(huán)節(jié)：即系統(tǒng)的偏差信號(hào)e（t）會(huì)產(chǎn)生成比例的控制作用來減少偏差。缺點(diǎn)是加大了比列系數(shù)會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。

積分環(huán)節(jié)：積分控制主要是用于消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的無差度，但是積分常數(shù)越大反而積分作用越弱。缺點(diǎn)是它可能會(huì)使系統(tǒng)頻帶變窄。

微分環(huán)節(jié)：作用是具有預(yù)見性，能反應(yīng)偏差信號(hào)的變化率，能提前知道變化趨勢。加快系統(tǒng)響應(yīng)速度，減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。

以上可以進(jìn)行三種組合控制即：PI，PD和PID三種。

改進(jìn)的第一種位置式PID控制：

就是將上面提到的PID控制離散，也就是將一個(gè)連續(xù)的輸入變成無數(shù)個(gè)斷點(diǎn)

離散化之后可以對(duì)工業(yè)情況中某次特殊情況單獨(dú)進(jìn)行分析，只對(duì)它偏差值進(jìn)行點(diǎn)控。

改進(jìn)的第二種增量式PID算法模型

因?yàn)槲恢檬絇ID控制算法中，每次的輸出與控制偏差e過去的整個(gè)變化有關(guān)，這樣的累加效應(yīng)會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生較大的累計(jì)偏差，讓整個(gè)控制系統(tǒng)出現(xiàn)不良的超調(diào)現(xiàn)象。其中A，B，C是為了編程更加方便，優(yōu)點(diǎn)是只需要計(jì)算三次采樣周期的偏差值舊的計(jì)算出本次周期的控制變量▲U的增量。

以上只是在初次對(duì)PID控制算法中的學(xué)習(xí)心得，希望有助于前沿的前輩們學(xué)習(xí)掌控，后續(xù)也會(huì)對(duì)其它智能控制算法上的普及，比如遺傳算法和粒子群算法，煙花算法等。