改進(jìn)的PID算法

1）不完全微分PID算法。在PID控制中，微分信號(hào)的引入可改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，但也易引起高頻干擾，在誤差擾動(dòng)突變時(shí)尤其顯出微分項(xiàng)的不是。若在控制算法中加人低通濾波器，則可使系統(tǒng)性能得到改善?？朔鲜鋈秉c(diǎn)的方法之一，是在PID算法中加入一個(gè)一階慣性環(huán)節(jié)（低通濾波器）,可使系統(tǒng)性能得到改善。

不完全微分PID的結(jié)構(gòu)如圖所示，其中圖a是將低通濾波器直接加在微分環(huán)節(jié)上。本系統(tǒng)采用圖a的方法，可以有效抑制干擾信號(hào)的影響，改善系統(tǒng)性能。

圖 不完全微分PID結(jié)構(gòu)

2）積分飽和及抑制。在實(shí)際過程中，控制變量乙因受到執(zhí)行元件機(jī)械和物理性能的約束而控制在有限范圍內(nèi)，即umin≤u（k）≤umax。如果由計(jì)算機(jī)給出的控制量形在上述范圍內(nèi)，那么控制可以按預(yù)期的結(jié)果進(jìn)行。一旦超出上述范圍，那么實(shí)際執(zhí)行的控制量就不再是計(jì)算值，由此將引起不期望的效應(yīng)。

①遇限削弱積分法。一旦控制變量進(jìn)入飽和區(qū)，將只執(zhí)行削弱積分項(xiàng)的運(yùn)算而停止進(jìn)行增大積分項(xiàng)的運(yùn)算。具體地說，在計(jì)算u（k）時(shí)，將判斷上一時(shí)刻的控制量u（k）是否已超出限制范圍。如果已超出，那么將根據(jù)偏差的符號(hào)，判斷系統(tǒng)輸出是否在超調(diào)區(qū)域，由此決定是否將相應(yīng)偏差計(jì)人積分項(xiàng)。在三閉環(huán)控制程序的速度環(huán)中就應(yīng)用了這個(gè)方法。

②積分分離法。減小積分飽和的關(guān)鍵在于不能使積分項(xiàng)累積過大。上面的修正方法是一開始就積分，但進(jìn)人限制范圍后即停止累積。這里介紹的積分分離法正好與其相反，它在開始時(shí)不進(jìn)行積分，直到偏差達(dá)到一定的閾值后才進(jìn)行積分累計(jì)。這樣，一方面防止了一開始有過大的控制量；另一方面即使進(jìn)入飽和后，因積分累積小，也能較快退出，減少了超調(diào)。