PID控制器確定性性能評價研究.pdf

1、PID控制器的性能評價對提高控制回路性能有著重要意義，隨機性、確定性和魯棒性是控制器最主要的三種性能。本文主要研究PID控制器確定性性能評價的方法。
　　首先介紹隨機性、確定性和魯棒性在控制器性能評價中的意義及主要方法，并分別通過仿真說明性能指標的計算方法。在確定性性能評價方法中，本文主要研究最為常見的兩種性能，抗負載擾動性能和設定值跟蹤性能。為了評價PID抗負載擾動性能，本文采用基于直接綜合法設計的PID控制器(DS-PID)作

2、為性能基準控制器，根據(jù)DS-PID控制回路傳遞函數(shù)推導DS-PID控制器的性能指標的解析表達式，包括絕對誤差積分(IAE)、時間與絕對誤差乘積的積分(ITAE)、誤差平方積分(ISE)、時間與絕對誤差平方乘積的積分(ITSE)，并研究各自的適用范圍。為了評價PID控制器的設定值跟蹤性，本文采用基于內模法設計的PID控制器(IMC-PID)作為基準控制器，根據(jù)閉環(huán)傳遞函數(shù)推導IMC-PID控制器的性能指標的解析表達式，并研究解析值的準確范

3、圍，在理論值無法預測處，采用數(shù)值擬合求出性能指標表達式。
　　本文著重研究了在執(zhí)行器飽和時對PID控制器設定值跟蹤性能的評價方法。由于跟蹤性能在很多情況下會受到執(zhí)行器飽和的影響，為了準確評價在執(zhí)行器飽和情形下PID控制器的階躍信號跟蹤性能，本文以IAE為性能指標，通過IMC設計PID控制器，當被控對象可近似為一階帶滯后(FOPDT)或二階帶滯后(FOPDT)的穩(wěn)定系統(tǒng)時，通過分析閉環(huán)傳遞函數(shù)特征方程的數(shù)學性質，研究IMC-PID控