积分饱和现象与抗积分饱和的措施,积分饱和现象,,,,,,,积分饱和现象,1、当u(t)>0,判断误差信号的符号，若e(t)>0,则 𝐾 𝑡 =0，停止积分，若e(t)0,进行积分,抗积分饱和的措施,①限制PI调节器的输出 uPI>设定限值时， uPI=umax 结果：这样有可能在正常操作中不能消除系统的余差 ②积分分离法 e>设定限值时，改用纯P调节 结果：既不会积分饱和又能在小偏差时利用积分作用消除偏差 ③遇限削弱积分法 uPI>设定限值时，只累加负偏差，反之亦然 结果：可避免控制量长时间停留在饱和区,PID积分饱和的分析,由PID 反馈网络组成的调节器, 其框图如1,PID积分饱和的分析,图中A 的放大倍数为 𝐾 0 ， 在输出端与 𝑅 𝑎 、 𝑅 𝐿 并联着一个典型的PID反馈阻容网络, 在 𝑅 𝑝 上取出一部分电压λ 𝑈 𝑓 ,通过 𝑅 2 凡反馈到放大器的输入端, 实现电压负反馈PID积分饱和的分析,PID积分饱和的分析,为了达到消除积分饱和, 我们设计了一种 预置比较电路, 可以分别采用积分分离法和 PID 分离法, 通过各自不同的配接, 利用自选 预置电压超前控制的方法, 实现PID 调节抗积 分饱和的目的,PID抗积分饱和的实现,抗积分饱和电路由预置电路、可调滞后比较电路和功率放大电路组成。
图3, 是该电路原理图图4; 中标出了该电路在PID 调节器上的两种不同的配接方法2种不同的配接方法,PID抗积分饱和的实现,图3, 中的a、b端接于微伏(或毫伏)放大器的输出端, c、d 端接于图4 中的c、d 端时,就构成了积分分离式PID分离式调节器；若将c、d 端改接于图4 中的e、f端就可构成PID 分离式调节器抗积分饱和电路中的B 𝐺 1 选用F3140型运放, 也可采用其它同类运放, B 𝐺 2 选用3DG100, 电阻全部用金属膜电阻, 电源由原仪表的PID 调节器电源供给, 𝑊 1 𝑅 12 和 𝑊 2 、 𝑅 15 组成比较电路, 可调滞后比较电路的比较 阀值计算如下:,PID抗积分饱和的实现,PID抗积分饱和的实现,PID抗积分饱和的实现,PID抗积分饱和的实现,基本工作原理:,从微伏(或毫伏)放大器输出的负偏差, 一路由差动式源极输入级阻抗变换经PID 反馈调节网络推动可控硅触发器工作: 一路经滞后比较电路控制PID 调节电路,当负偏差小于预置阀值时, 在积分分离法电路中, B 𝐺 2 导通, 使 C 1 两端电压被限幅, 调节电路中积分作用被分离。
只有当负偏差大于预置阀值时, 运算放大器B 𝐺 1 输出低电平, B 𝐺 2 截止, PID 调节电路正常工作, 使被调参数平,基本工作原理:,稳地到达设定值, 直至偏差为零这对于那些热惯性较大的热工系统, 是行之有效的措施在PID 分离法电路中, 由于B 𝐺 2 输出端接于调节器的输入端与地之间, 所以起到了关闭PID调节功能的作用, 使调节器输出为极值, 只有在负偏值大于预置阀值时, 调节器才进入PID调节, 达到了捎除偏差的目的这对于容量滞后量大、热冲击缓慢的系统, 为缩短系统控制的过渡过程, 减小系统的振荡, 起到了积极作用基本工作原理:,由于我们引入了积分分离法和PID 分离法用以抗积分泡和为目的, 即在被控量开始跟踪时, 取消了积分作用, 使比例项迅速跟踪偏差变化当被控量接近设定值时, 再将积分(或PID) 加入, 缩短达到稳定的时间, 彻底消除了单劲PID , 起到了积分校正的预期效果在工业参数测量和控制中, 改善了系统的动态特性, 史重要的是失善和有效地发挥了PID 调节器的调节劝能经实际测试, 系统的控制品质指标均有明显改善图5是积分分离法和PID分离法动态响应曲线图。
基本工作原理:,PID控制器为什么要抗积分饱和,当系统存在一个方向的误差时，由于积分的累加作用会使控制量一直增大，可能会使控制量达到执行器的执行阈值，如果此时误差的方向发生改变，控制量会逐渐减小，控制量也会退出饱和区，执行器也会在阈值内执行；如果此时误差方向还是没有改变，控制量会继续增大但是执行器会一直保持在阈值，此时控制量就进入了饱和区进入饱和区越深，退出饱和区时间就会越长，在饱和区时执行器会一直在阈值位置，如果误差发生反向，执行器不会立刻有反应，控制量会慢慢减小，等执行器推出饱和区才会有反应这样就会使控制的动态响应变差，控制性能变差PID控制器为什么要抗积分饱和,抗积分饱和算法 若 u(k-1)>Umax，只累加负的误差；若u(k-1)