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Lambda整定未使用微分,是微分沒有用嗎?

2023/5/29 3:28:06 人評(píng)論 次瀏覽 分類:過程控制  文章地址:http://prosperiteweb.com/tech/4916.html

Lambda整定中沒有使用微分,PID控制器被當(dāng)作了PI控制器使用。微分有什么作用?應(yīng)該怎么樣?這個(gè)問題還是要從Skogestad的工作里尋找答案。在SIMC-PID整定規(guī)則中使用第二時(shí)間常數(shù)作為微分時(shí)間。關(guān)于微分作用,2018年Skogestad教授的博士Chriss Grimholt在其博士論文《Optimal tuning of PID controllers And the verification of the SIMC rules》里給出了如下的數(shù)據(jù):簡(jiǎn)單說使用微分PI參數(shù)不變閉環(huán)系統(tǒng)魯棒性改善,閉環(huán)性能略有改善。把微分理解為阻尼是準(zhǔn)確的,關(guān)于工業(yè)界預(yù)動(dòng)作的叫法可以從預(yù)測(cè)或者使用更強(qiáng)的PI參數(shù)可以穩(wěn)定控制來理解。如果使用微分期望的閉環(huán)時(shí)間常數(shù)選擇0.5倍純滯后時(shí)間,則可以在魯棒性不變情況下顯著改進(jìn)閉環(huán)性能指標(biāo)。實(shí)際應(yīng)用中微分作用要考慮微分時(shí)間和微分增益,雖然關(guān)于微分作用有部分結(jié)論,但是筆者個(gè)人對(duì)兩個(gè)參數(shù)帶來的改進(jìn)感覺意義不大,所以就沒有更多關(guān)注。Grimholt博士提出了SIMC整定方法的改進(jìn)形式:iSIMC-PID,但是考慮到微分對(duì)對(duì)噪聲的響應(yīng),所以在過程控制里僅在必要的時(shí)候才考慮微分筆者認(rèn)為是合理選擇。

iSIMC-PID


Grimholt博士還有一個(gè)非常有意義的研究是關(guān)于史密斯預(yù)估控制的。我們現(xiàn)在知道純滯后時(shí)間是應(yīng)用反饋控制時(shí)要考慮的一個(gè)重要方面,因?yàn)樗鼘?duì)性能施加了嚴(yán)重的限制。我們主要使用比例積分(PI)控制器,這是過程工業(yè)的主力,超過95%的所有控制應(yīng)用都是這種類型。工業(yè)界普遍認(rèn)為大純滯后被控對(duì)象用PID比較難控制。史密斯預(yù)估控制器是最廣為人知的針對(duì)大純滯后被控對(duì)象的控制器。史密斯預(yù)估控制器使用一個(gè)沒有時(shí)間純滯后的過程模型來預(yù)測(cè)過程輸出,這個(gè)新的過程由一個(gè)傳統(tǒng)的控制器控制,例如PI控制器。史密斯預(yù)估控制器消除了閉環(huán)傳遞函數(shù)的內(nèi)部純滯后具有良好的設(shè)定值響應(yīng)。但是史密斯預(yù)估控制器對(duì)抗干擾能力非常弱而且對(duì)時(shí)間延遲的變化非常敏感,甚至更小的時(shí)間延遲也可能導(dǎo)致不穩(wěn)定。有謠言認(rèn)為PID控制對(duì)大純滯后被控對(duì)象控制效果不佳,可能是因?yàn)樽钤绲腪N整定方法非常不適用于大純滯后被控對(duì)象。很有意思的結(jié)論。PID比史密斯預(yù)估控制器更適合大純滯后被控對(duì)象有幾個(gè)人的研究都有相似的結(jié)論,包括H?gglund等。H?gglund提出了預(yù)測(cè)PI控制算法,但是認(rèn)為這個(gè)算法的改進(jìn)性能并不明顯也是他說的,有意思。

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