專利名稱：基于靈敏度約束的穩(wěn)定PI^λD^μ控制器參數(shù)整定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種PIaDu控制器的整定方法，尤其涉及一種基于靈敏度約束的穩(wěn)定PIaDu控制器參數(shù)整定方法。
背景技術(shù)：
PID控制器是如今自動控制領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的控制器，對PID控制器整定方法的研究也取得了大量成果，近年來對于控制器參數(shù)穩(wěn)定性的研究引起許多學(xué)者的關(guān)注。PI/PID的整定方法分為兩大類:強調(diào)給定幅值相角裕度的方法和強調(diào)給定靈敏度界值的方法。并且該兩類整定方法都取得了一定的成果。在給定幅值相角裕度整定方面的研究成果包括:基于給定的幅值相角裕度的PID控制器設(shè)計方法、采用D分割原理求取PID控制器參數(shù)穩(wěn)定域邊界的圖形化方法等。在給定靈敏度界值的整定方面，現(xiàn)在的研究成果則主要包括通過進一步增加約束條件，將該方法推廣到PID控制器的整定；對靈敏度約束本質(zhì)的深入研究，并對PI控制器參數(shù)整定給出有效數(shù)值求解過程。隨著分?jǐn)?shù)階微積分的不斷發(fā)展，常規(guī)的PID控制器向分?jǐn)?shù)階方向發(fā)展已成為必然。1999年，Podlubny提出PIaDij控制器的概念，并指出PIaDij控制器較常規(guī)的PID具有更大的優(yōu)越性。但由于參數(shù)的增多，對其進行參數(shù)整定的難度也就相應(yīng)增大。一些學(xué)者也開始嘗試用常規(guī)PID整定方面取得的成果解決PIaDu控制器整定問題，通過采用基于D分割原理的圖形化解決方法給定幅值相角裕度值來保證系統(tǒng)魯棒性。但是在將給定的幅值相角裕度作為魯棒性判斷條件時，常常不能保證合理的靈敏度界值。因此，將給定的靈敏度約束引入PIaDij控制器參數(shù)整定的研究就具有一定的意義。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種基于靈敏度約束的穩(wěn)定PIaDu控制器參數(shù)整定方法，其中所述PIaDu控制器用于一控制系統(tǒng)中，該方法包括以下步驟:S1:給定一頻率范圍、一Kd，A，u值以及一靈敏度，根據(jù)需滿足的靈敏度約束函數(shù)求出Kp，Ki解集；S2:求出該控制系統(tǒng)的穩(wěn)定邊界，根據(jù)所述穩(wěn)定邊界得出穩(wěn)定域，依次判斷Kp，Ki解集中的元素是否落入該穩(wěn)定域，并據(jù)此確定Kp，Ki解集中的穩(wěn)定解；S3:采用ITAE/ISE性能指標(biāo)作為判斷條件，求出步驟S2中得到的穩(wěn)定解中的最佳的參數(shù)Kp，Ki。較佳地，所述靈敏度約束函數(shù)為:
權(quán)利要求
1.一種基于靈敏度約束的穩(wěn)定PIaDu控制器參數(shù)整定方法，其中所述PIaDu控制器用于一控制系統(tǒng)中，其特征在于，包括以下步驟: S1:給定一頻率范圍、一Kd，A，u值以及一靈敏度，根據(jù)需滿足的靈敏度約束函數(shù)求出Kp, Ki解集； S2:求出該控制系統(tǒng)的穩(wěn)定邊界，根據(jù)所述穩(wěn)定邊界得出穩(wěn)定域，依次判斷Kp，Ki解集中的元素是否落入該穩(wěn)定域，并據(jù)此確定Kp，Ki解集中的穩(wěn)定解； 53:采用ITAE/ISE性能指標(biāo)作為判斷條件，求出步驟S2中得到的穩(wěn)定解中的最佳的參數(shù) Kp，Ki。
2.如權(quán)利要求1所述的基于靈敏度約束的穩(wěn)定PIaDu控制器參數(shù)整定方法，其特征在于，所述靈敏度約束函數(shù)為:
3.如權(quán)利要求2所述的基于靈敏度約束的穩(wěn)定PIaDu控制器參數(shù)整定方法，其特征在于，所述求出Kp，Ki解集具體為:將s=jw以及
4.如權(quán)利要求2所述的基于靈敏度約束的穩(wěn)定PIaDu控制器參數(shù)整定方法，其特征在于，所述確定Kp，Ki解集中的穩(wěn)定解的方法為:根據(jù)該控制系統(tǒng)的準(zhǔn)特征方程1+G(jω)C(jw)=0,求出關(guān)于(Kp, Ki)的穩(wěn)定域，Kp, Ki解集中落入該穩(wěn)定域的解即為穩(wěn)定解。
5.如權(quán)利要求4所述的基于靈敏度約束的穩(wěn)定PIaDu控制器參數(shù)整定方法，其特征在于，所述穩(wěn)定域根據(jù)D分割原理進行求解。
6.一種基于靈敏度約束的穩(wěn)定PIaDu控制器參數(shù)整定方法，其中所述PIaDu控制器用于一控制系統(tǒng)中，其特征在于，包括一下步驟: S1:給定一頻率范圍和Kd，A , u的取值范圍，對參數(shù)Kd，A , u分別以一定步長取值，求出在滿足給定的靈敏度要求下的各組Kd，X，ii的Kp，Ki解集； S2:以所述Kp，Ki解集中解的數(shù)量最多的一組Kd，A, u作為本控制系統(tǒng)的參數(shù)； S3:求出該控制系統(tǒng)的穩(wěn)定邊界，依次判斷Kp，Ki解集中的元素是否落入該穩(wěn)定域，并據(jù)此確定穩(wěn)定解； 54:采用ITAE/ISE性能指標(biāo)作為判斷條件，求出步驟S2中得到的穩(wěn)定解中的最佳的參數(shù) Kp，Ki。
7.如權(quán)利要求6所述的基于靈敏度約束的穩(wěn)定PIaDu控制器參數(shù)整定方法，其特征在于，所述靈敏度約束方程為:
8.如權(quán)利要求7所述的基于靈敏度約束的穩(wěn)定PIaDu控制器參數(shù)整定方法，其特征在于，所述求出Kp，Ki解集具體為:將
9.如權(quán)利要求7所述的基于靈敏度約束的穩(wěn)定PIaDu控制器參數(shù)整定方法，其特征在于，所述確定Kp，Ki解集中的穩(wěn)定解的方法為:根據(jù)該控制系統(tǒng)的準(zhǔn)特征方程為:1+G(j )C(j )=0，求的關(guān)于(Kp，ig的穩(wěn)定域，Kp，Ki解集中落入該穩(wěn)定域的解即為穩(wěn)定解。
10.如權(quán)利要求9所述的基于靈敏度約束的穩(wěn)定PIaDu控制器參數(shù)整定方法，其特征在于，所述穩(wěn)定域根據(jù)D分割原理進行求解。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于靈敏度約束的穩(wěn)定PIλDμ控制器參數(shù)整定方法，其過程為給定一個頻率范圍和一組Kd,λ，μ值，在滿足給定的靈敏度要求下求出Kp,Ki解集；然后求出該系統(tǒng)的穩(wěn)定邊界，依次判斷Kp,Ki解集中的元素是否落入該穩(wěn)定域，并據(jù)此確定穩(wěn)定解；最后采用ITAE/ISE性能指標(biāo)作為判斷條件，求出S2中得到的穩(wěn)定解中的最佳的參數(shù)Kp,Ki。本發(fā)明避免了求得Kp,Ki的解之后，再次判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性的繁瑣過程。采用ITAE/ISE性能指標(biāo)作為判斷條件，求出動態(tài)特性最優(yōu)點，有效解決了如何保證系統(tǒng)良好動態(tài)特性問題。
文檔編號G05B11/42GK103116270SQ20131003670
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者王昕 , 牟金善, 張巍 申請人:上海交通大學(xué)