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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 人評論 次瀏覽 分類:過程控制  文章地址:http://www.gsipv.com/tech/4916.html

Lambda整定中沒有使用微分,PID控制器被當作了PI控制器使用。微分有什么作用?應該怎么樣?這個問題還是要從Skogestad的工作里尋找答案。在SIMC-PID整定規則中使用第二時間常數作為微分時間。關于微分作用,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》里給出了如下的數據:簡單說使用微分PI參數不變閉環系統魯棒性改善,閉環性能略有改善。把微分理解為阻尼是準確的,關于工業界預動作的叫法可以從預測或者使用更強的PI參數可以穩定控制來理解。如果使用微分期望的閉環時間常數選擇0.5倍純滯后時間,則可以在魯棒性不變情況下顯著改進閉環性能指標。實際應用中微分作用要考慮微分時間和微分增益,雖然關于微分作用有部分結論,但是筆者個人對兩個參數帶來的改進感覺意義不大,所以就沒有更多關注。Grimholt博士提出了SIMC整定方法的改進形式:iSIMC-PID,但是考慮到微分對對噪聲的響應,所以在過程控制里僅在必要的時候才考慮微分筆者認為是合理選擇。

iSIMC-PID


Grimholt博士還有一個非常有意義的研究是關于史密斯預估控制的。我們現在知道純滯后時間是應用反饋控制時要考慮的一個重要方面,因為它對性能施加了嚴重的限制。我們主要使用比例積分(PI)控制器,這是過程工業的主力,超過95%的所有控制應用都是這種類型。工業界普遍認為大純滯后被控對象用PID比較難控制。史密斯預估控制器是最廣為人知的針對大純滯后被控對象的控制器。史密斯預估控制器使用一個沒有時間純滯后的過程模型來預測過程輸出,這個新的過程由一個傳統的控制器控制,例如PI控制器。史密斯預估控制器消除了閉環傳遞函數的內部純滯后具有良好的設定值響應。但是史密斯預估控制器對抗干擾能力非常弱而且對時間延遲的變化非常敏感,甚至更小的時間延遲也可能導致不穩定。有謠言認為PID控制對大純滯后被控對象控制效果不佳,可能是因為最早的ZN整定方法非常不適用于大純滯后被控對象。很有意思的結論。PID比史密斯預估控制器更適合大純滯后被控對象有幾個人的研究都有相似的結論,包括H?gglund等。H?gglund提出了預測PI控制算法,但是認為這個算法的改進性能并不明顯也是他說的,有意思。

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