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1、研與DOI：10．3969／j．issn．1009-9492．2014．07．019基于繼電反饋的PID參數(shù)自整定侯洪，韓震宇(四川大學(xué)，四川成都610065)摘要：針對(duì)PID參數(shù)難以整定的不足，提出一種基于繼電反饋的PID自整定方法。該方法利用繼電反饋原理對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行自整定，從而提高了參數(shù)整定的靈活性。給出了基于任意相位裕度的PID參數(shù)自整定公式，并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：繼電反饋；PID；參數(shù)整定；相位裕度中圖分類號(hào)：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009—9492(2014)07—0063—03ThePIDParametersSelf-Turnin
2、gBasedOilRelayFeedbackH0UHong．HANZhen—yu(SichuanUniversity，Chengdu610065，ChinaJAbstract：InviewofthedrawbackofthePIDparametertuning，thispaperproposesaPIDparameterstuningmethodbasedonrelayfeedback．Themethodisappliedonthebasisofrelayfeedback．，andtheflexibilityofparameterturningisimproved．
3、Inthepaper，theformulaofPIDparameterstumingbasedonanyphasemarginisproposed，andverifiedbysimulink．Keywords：relayfeedback；PID；parameterturning；phasemarginPID控制方法算法簡(jiǎn)單，魯棒性好，而且不行系統(tǒng)臨界信息獲取，通過(guò)繼電器發(fā)出繼電激勵(lì)依賴于被控對(duì)象的精確模型，因而成為目前工業(yè)信號(hào)，從而由系統(tǒng)的響應(yīng)曲線來(lái)計(jì)算出該系統(tǒng)的控制中運(yùn)用廣泛的控制方法u一21。但PID參數(shù)本身振蕩頻率和振蕩幅值，然后由獲得的臨界信息并整定困難，而
4、且所整定的某組參數(shù)一般只適用于根據(jù)確定的整定公式整定PID參數(shù)；控制狀態(tài)是一種工況。因此，實(shí)現(xiàn)PID控制器參數(shù)自整定具采用整定的PID參數(shù)來(lái)控制系統(tǒng)。如果系統(tǒng)的測(cè)有重要意義。試條件發(fā)生變化，則需要重新回到測(cè)試狀態(tài)進(jìn)行Astrom與Hagglund共同提出了一種以繼電非測(cè)試，測(cè)試完成后在回到控制狀態(tài)。線性環(huán)節(jié)為核心的PID控制器參數(shù)自整定方法fs]。該方法不需要過(guò)程的先驗(yàn)知識(shí)，可以自動(dòng)地從被控對(duì)象的頻率響應(yīng)中抽取信息，進(jìn)而整定PID控制器的參數(shù)。1繼電反饋整定法的基本原理繼電反饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。圖中r(￡)是參考信號(hào)，在繼電反饋系統(tǒng)中通常目標(biāo)值被設(shè)為0；
5、e(f)是偏差；MO)是被控對(duì)象的輸入；圖1繼電反饋控制系統(tǒng)’，(￡)是被控對(duì)象的輸出。繼電反饋整定法是在被控系統(tǒng)中設(shè)置兩種狀在繼電反饋測(cè)試狀態(tài)下，被控系統(tǒng)只要至少態(tài)：測(cè)試狀態(tài)和控制狀態(tài)。測(cè)試狀態(tài)的作用是進(jìn)具有一耵的相位滯后就可以產(chǎn)生臨界振蕩，這樣收稿日期：2014—01—08疊■曩]盟與開(kāi)發(fā)就可以獲得臨界信息，然后應(yīng)用選定的整定公式之相應(yīng)的滯環(huán)寬度也就確定了，這極大地限制來(lái)進(jìn)行控制器參數(shù)整定p。了繼電特性參數(shù)的合理性和自由性。2繼電器特性的選擇鑒于PM法的缺陷，本文采用了一種基于任為了克服外部干擾的影響，在采用繼電反饋意相位裕度的PID參數(shù)自整定方法，通過(guò)合理地方
6、法進(jìn)行系統(tǒng)臨界信息獲取時(shí)，需要為被控系統(tǒng)自由地選擇滯環(huán)繼電特性參數(shù)，得到更佳的振蕩設(shè)定合理的繼電器特性值。參數(shù)以及更準(zhǔn)確的臨界信息，從而獲得更優(yōu)的理想繼電特性環(huán)節(jié)對(duì)噪聲反映及其靈敏，因PID控制器參數(shù)。如圖3所示，該方法先通過(guò)繼電此該繼電特性不適合用于存在有色噪聲或強(qiáng)白噪反饋測(cè)試，提取系統(tǒng)的臨界信息，然后通過(guò)改變聲的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)】。PID參數(shù)值，使Q點(diǎn)移動(dòng)到任意相位裕度的單位圓1JI用一個(gè)對(duì)稱的帶滯周上的P點(diǎn)嘲，而不僅僅是一—L’和單位圓周的’，環(huán)的繼電器f如圖2交點(diǎn)S，從而提高控制品質(zhì)。所示)取代理想繼滯環(huán)繼電特性的描述函數(shù)的負(fù)倒數(shù)為：JI電器是有利的，這1r—-￡S
7、●樣的系統(tǒng)對(duì)噪聲的JIlm靈敏度會(huì)減小。同時(shí)，當(dāng)被控對(duì)象的Nyquist曲線直接r圖2帶有對(duì)稱滯環(huán)的繼電環(huán)節(jié)從第三象限穿越負(fù)虛軸到第四象限時(shí)，采用理想繼電環(huán)節(jié)就不會(huì)形成極限振蕩環(huán)，而采用具有滯環(huán)的繼電環(huán)節(jié)能解決這樣的問(wèn)題。一0一在確定選用滯環(huán)繼電環(huán)節(jié)后，就需要確定其／—～一-IIN(A)的兩個(gè)參數(shù)：滯環(huán)寬度￡和繼電幅值。在繼電自IP＼Nyquist整定法中，滯環(huán)寬度8的大小將影響等幅振蕩的幅值和頻率，從而對(duì)PID控制器參數(shù)的整定產(chǎn)生重要的影響。同時(shí)，滯環(huán)寬度8和繼電幅值之間存圖3基于任意相位裕度的PID參數(shù)自整定在著一種不等式的約束關(guān)系，如果兩者不滿足這種關(guān)系，
