過程控制對象的特性干變?nèi)f化，理想調(diào)節(jié)特性無法圓滿地解決所有控制對象的調(diào)節(jié)問題。經(jīng)過長期實踐和理論探索，人們針對各種不同的對象特性和操作特點，提出了一系列改進型的PID調(diào)節(jié)特性。這些調(diào)節(jié)特性大多數(shù)涉及到邏輯運算或時序處理，在模擬調(diào)節(jié)器上往往難以實現(xiàn)，但對內(nèi)藏微處理器的數(shù)字調(diào)節(jié)器來說卻顯得簡便易行。
1．抗積分飽和ND
在控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)器積分作用的特點在于只要偏差存在，相應的控制分量便不斷積累，使調(diào)節(jié)器輸出值根據(jù)偏差極性向上限或下限變化。如果對象慣性較大，偏差不能及時梢除，調(diào)節(jié)器輸出恒就會超出線性工作范圍而進入飽和區(qū)。這種飽和現(xiàn)象起源于積分作用，故被稱為積分飽和。積分飽和造成的危害包括兩個方面：一是引起執(zhí)行器“卡死”或損壞；二是使系統(tǒng)在偏差反向后輸出遲遲不能退出飽和，導致過渡過程動作遲緩、超調(diào)嚴重。第一個問題可以通過輸出限幅加以解決。第二個問題可采取如下措施加以解決。
這種方法是在被控量剛開始跟蹤設定值時取消積分作用，僅使比例、微分項起作用；當被控量接近設定恒時再將積分作用投入，以此削弱積分累積效應，抑制積分飽和引起的超調(diào)和過渡過程緩慢的現(xiàn)象。A為積分門限，對不同控制對象應取不同值，一般為10％左右。這種積分分離法因處理簡便、效果明顯，在數(shù)字調(diào)節(jié)器中應用比較普遍。圖4.29所示為理想PID與積分分離P1D跟蹤階躍輸入的動態(tài)響應過程，可以明顯看出積分分離算法具有減小超調(diào)、縮短穩(wěn)定時問的效果。
2．抗設定值沖擊型門
所謂設定值沖擊是指系統(tǒng)運行過程中，人工操作或串級輸入的設定恒發(fā)生躍變時，算法的比例作用或微分作用較強，使控制量超過執(zhí)行機構允許的最大限度，對系統(tǒng)的動態(tài)過程造成沖擊和影響。無論對象慣性大與小，這種現(xiàn)象都有可能發(fā)生。它使系統(tǒng)動態(tài)過程放慢，嚴重時會產(chǎn)生振蕩。消陳設定值沖擊常使用以下方法，即把因輸出飽和和未能執(zhí)行的控制增量存儲起來，一旦退出飽和，立即將積累量補充執(zhí)行。這樣并不損失控利分量，而是把幅度上無法承受的控制作用分攤在時間上，以便在不過分增大系統(tǒng)超調(diào)的前提下加速動態(tài)過程。在數(shù)調(diào)節(jié)器上這種方法簡便易行。
3．非線性型PID
非線性型PID是指在一般PID運算之前插入一個非線性環(huán)節(jié)，特性如圖4.30所示眾非線性區(qū)域內(nèi)，增益為0—1之間的某一數(shù)值，將使調(diào)節(jié)器無動作或只有輕微動作：在非線性區(qū)域外，增益為1，調(diào)節(jié)器仍然按正常線性規(guī)律動作。非線性寬度與增益可以根據(jù)需要整定。當增益取值為時，成為帶死區(qū)的控制器；苔取值為1，成為普通的線性變換器；如果非線性寬度取為0，則非線性同樣不復存在。在5比PC中設有死區(qū)可調(diào)的非線性控制特性，通過側(cè)板按鍵整定參數(shù)。
非線性控制特性使用于非線性對象和要求避免頻繁動作的場合(如跑偏控制)。對這類對象若采用線性控制，難以取得理想的控制效果。以上介紹了以PID算法為基礎進行改進、擴充形成的幾種調(diào)節(jié)算法，經(jīng)過一些微機化儀器儀表的應用實踐，證明在一定條件下是行之有效的。除此之外，人們還探索了一些新方法，如變步距逐次逼近算法擺糊調(diào)節(jié)算法、智能算法點等。這些算法有的尚在發(fā)展府待完善，這里不再介紹，有的與智能技術密切關聯(lián)，在下面的內(nèi)容中為您介紹。http://www.ahqiangfeng.com
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