專利名稱：基于參數(shù)穩(wěn)定域的PI^λD^μ控制器參數(shù)整定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及PID控制領(lǐng)域，尤其涉及一種在參數(shù)穩(wěn)定域內(nèi)整定PIaDu控制器參數(shù)的方法。
背景技術(shù)：
對PIaDu控制器整定方法的研究是近年來控制領(lǐng)域研究的一個熱點(diǎn)，并出現(xiàn)了一系列令人矚目的成果。其中，對于整數(shù)階或分?jǐn)?shù)階時滯系統(tǒng)進(jìn)行PIaDu控制器參數(shù)穩(wěn)定域的研究得到了較大發(fā)展。Serdar E H首次提出了一種解決方法，即在(Kp，Ki, Kd)系數(shù)空間中確定全局穩(wěn)定域的集合，通過改變給定的階次入，u值得到最大穩(wěn)定域。該方法運(yùn)用D分割原理，通過求得實(shí)根邊界(RRB)、復(fù)根邊界(CRB)與無窮根邊界(IRB)以確定穩(wěn)定域的范圍。此后，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，PIaDu控制器整定技術(shù)的研究也在不斷深化，各種各樣的整定方法不斷涌現(xiàn)。如針對積分時間滯后系統(tǒng)，求取了分?jǐn)?shù)Mrou控制器參數(shù)的穩(wěn)定域；對一階時滯不穩(wěn)定系統(tǒng)的穩(wěn)定分?jǐn)?shù)Mrou控制器的設(shè)計進(jìn)行了研究，并討論了微分階次y對不穩(wěn)定一階時滯系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響；采用圖形化方法判定分?jǐn)?shù)階時滯系統(tǒng)的積分增益與微分增益的穩(wěn)定空間；針對PIa和PIaDu控制器分別給出了在(Kp，Ki)平面和(Kp，Ki，Kd)空間上的全局穩(wěn)定域。而對于任意給定的分?jǐn)?shù)階系統(tǒng)的研究方法也有多種，如在基于D分割原理求取控制器參數(shù)穩(wěn)定域基礎(chǔ)之上，利用一類一階控制器進(jìn)行鎮(zhèn)定的解決方法；針對無法獲得系統(tǒng)傳遞函數(shù)而僅根據(jù)系統(tǒng)的頻率響應(yīng)求取穩(wěn)定邊界等。但是，目前PIaDu控制器參數(shù)穩(wěn)定域的研究，大都集中在對不同系統(tǒng)采取何種形式的控制器以及如何求取最大穩(wěn)定域展開的，卻沒有給出最優(yōu)控制器的具體設(shè)計方法。因此，在得到的穩(wěn)定域內(nèi)，如何確定滿足系統(tǒng)性能要求的最優(yōu)控制器是目前特需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種基于參數(shù)穩(wěn)定域的PIaDu控制器參數(shù)整定方法，該控制器所在控制系統(tǒng)包括C(S)表示的分?jǐn)?shù)階PIaDu控制器，G(s)表示的被
控過程以及T表示的虛擬模塊，其中
權(quán)利要求
1.一種基于參數(shù)穩(wěn)定域的PIaDu控制器參數(shù)整定方法，該控制器所在控制系統(tǒng)包括C(S)表示的分?jǐn)?shù)階PIaDu控制器，G(s)表示的被控過程以及T表示的虛擬模塊，其中
2.按權(quán)利要求1所述的基于參數(shù)穩(wěn)定域的PIaDu控制器參數(shù)整定方法，其特征在于， )該控制系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為
3.按權(quán)利要求1所述的基于參數(shù)穩(wěn)定域的PIaDu控制器參數(shù)整定方法，其特征在于，控制器待整定參數(shù)穩(wěn)定域邊界邊界曲線包括RRB和IRB、CRB邊界曲線，將s=j 代入方程
4.按權(quán)利要求1所述的基于參數(shù)穩(wěn)定域的PIaDu控制器參數(shù)整定方法，其特征在于，所述控制器最優(yōu)參數(shù)整定時僅考慮相角相角裕度，即取M=I。
5.按權(quán)利要求1所述的基于參數(shù)穩(wěn)定域的PIaDu控制器參數(shù)整定方法，其特征在于，所述穩(wěn)定域邊界曲線采用 D分割原理求出。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于參數(shù)穩(wěn)定域的PIλDμ控制器參數(shù)整定方法，其先判斷控制器系統(tǒng)的輸入輸出是否穩(wěn)定，然后求出在相角裕度上限和相角裕度顯現(xiàn)處參數(shù)穩(wěn)定域邊界曲線，并保證參數(shù)有實(shí)際意義的條件下求出兩邊界曲線頻率的取值范圍，再在邊界曲線上確定參數(shù)Ki和Kp在穩(wěn)定域內(nèi)的范圍，在兩邊界曲線上插入多個點(diǎn)，分別在兩邊界曲線上求出Kp值相等的多組點(diǎn)，并得到與該組點(diǎn)對應(yīng)的Ki的取值范圍，采用遺傳算法求出各組點(diǎn)對應(yīng)的Ki的最佳值，通過ITAE求出最優(yōu)解。該方法兼顧系統(tǒng)的穩(wěn)定相角裕度和動態(tài)特性，并利用遺傳算法對控制器參數(shù)進(jìn)行整定，運(yùn)用該方法整定的控制器能夠在滿足給定的穩(wěn)定相角裕度條件下，實(shí)現(xiàn)了對系統(tǒng)良好的控制，保證系統(tǒng)具有較好的動態(tài)特性。
文檔編號G05B11/42GK103092069SQ201310032798
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者王昕 , 牟金善, 唐苦 申請人:上海交通大學(xué)