[发明专利]一种PID控制器参数最优比例模型建立方法

摘要

本发明公开了一种PID控制器参数最优比例模型建立方法，PID控制器的控制模型为a和b为比例系数；本方法包括：设置控制系统中被控对象的被控对象；划分对象模型参数的范围；设置并划分控制系统的截止频率ωc以及相位裕度设置并划分比例系数a和比例系数b的取值范围；计算比例系数a和比例系数b的最优值；建立比例系数a的估计模型；建立比例系数b的估计模型。本发明提出的利用最优比例系数估计模型设计分数阶PID控制器，保证控制系统获得良好的鲁棒性的同时使系统达到最优的动态响应性能，而且只要被控对象的特性参数和系统性能指标在模型指定范围内，就可以根据模型直接计算出最优的比例系数a和b，从而使分数阶PID控制器参数整定过程大为简化。

主权项

1.一种PID控制器参数最优比例模型建立方法，PID控制器的控制模型如式3所示：其中a和b为比例系数；其特征在于，本方法包括以下步骤：步骤1，本模型建立方法针对的被控对象建立如式4所示的传递函数：其中τ1、τ2和K是对象模型参数；步骤2，根据被控对象的对象模型参数的范围，在τ1的取值范围内平均选取U个值，记为τ1.1、τ1.2……τ1.U，在τ2的取值范围内平均选取L个值，记为τ2.1、τ2.2……τ2.L，其中U＝L，将U个τ1的取值以及L个τ2的取值两两组合，得到U*L个组合(τ1.U,τ2.L)，将各个组合代入到式4中，得到U*L个被控对象Gk(s)，k＝1,2......U*L；步骤3，设置控制系统的截止频率ω_c以及相位裕度在截止频率ω_c的取值范围内平均选取r个值，记为ω_c.1、ω_c.2……ω_c.r，在相位裕度的取值范围内平均选取s个值，记为将r个截止频率ω_c的取值以及s个相位裕度的取值两两组合，得到r*s个组合其中i＝1,2,3......r，j＝1,2,3......s；步骤4，设置比例系数a和比例系数b的取值范围，分别记为[amin,amax]以及[bmin,bmax]，在比例系数a的取值范围内平均选取P个值，记为a1、a2……aP，在比例系数b的取值范围内平均选取Q个值，记为b1、b2……bQ，将P个比例系数a和Q个比例系数b两两组合，得到P*Q个组合(ap,bq)，其中p＝1,2,3......P，q＝1,2,3......Q；步骤5，针对各个被控对象G_k(s)，k＝1、2、3......U*L，在不同的截止频率ω_c以及相位裕度的组合条件下，计算比例系数a和比例系数b的最优值；步骤6，建立比例系数a的估计模型；步骤7，建立比例系数b的估计模型。