基于Taylor展開(kāi)法整定MIC-PID控制器參數

摘要：針對一類(lèi)不穩定時(shí)滯過(guò)程，采用雙環(huán)控制結構，首先使廣義對象(內環(huán))穩定，然后用Tavlor級數展開(kāi)法，根據內?？刂圃碓O計外環(huán)控制器，得到等效的PID控制器參數的整定方法。仿真結果表明，整定后的系統不但具有良好魯棒性，而且調節快速，適合于工程實(shí)際應用。
關(guān)鍵詞：不穩定；Taylor展開(kāi)；內?？刂?；PID控制；魯棒性

PID控制是迄今為止最通用的控制方法，它具有結構簡(jiǎn)單，對模型誤差具有魯棒性和易于操作等特點(diǎn)，仍被廣泛應用于冶金、化工、電力、輕工和機械等工業(yè)過(guò)程控制中。在現有的PID參數整定方法中，Ziegler-Nichols法(簡(jiǎn)Z-N法)應用最為廣泛。
內?？刂?IMC)是一種實(shí)用性很強的控制方法，其設計簡(jiǎn)單，跟蹤調節性能好，特別是對于魯棒性及抗干擾性的改善和大時(shí)滯系統的控制，效果尤為顯著(zhù)。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，IMC方法的應用已經(jīng)從線(xiàn)性系統擴展到了非線(xiàn)性和多變量系統，并產(chǎn)生了多種設計方法，如零一極點(diǎn)對消法，預測控制法，針對PID控制器設計的方法等。將IMC引入PID控制器的設計，既可以得到明確的解析結果，降低參數設計的復雜性和隨機性，又能方便地考慮到系統魯棒性的要求。本文針對一階不穩定時(shí)滯過(guò)程，通過(guò)對過(guò)程控制系統含有純滯后環(huán)節的近似處理，介紹了Taylor級數在MIC-PID參數整定中的應用，最后利用仿真進(jìn)行了驗證。

1 內?？刂?br /> 1)內?？刂圃?br /> 內?？刂破髋c簡(jiǎn)單反饋控制結構的關(guān)系，可以用圖1來(lái)表示。

圖中C(s)為反饋控制器，GIMC(s)為內?？刂破?，為被控過(guò)程對象，G(s)為過(guò)程對象模型，R(s)為設定值輸入，D(s)為擾動(dòng)輸入，Y(s)為系統輸出值。對于圖1中的內?？刂破?，有：

2)內?？刂破鞯脑O計步驟