過程控制對(duì)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(duì)象的調(diào)節(jié)問題。經(jīng)過長期實(shí)踐和理論探索，人們針對(duì)各種不同的對(duì)象特性和操作特點(diǎn)，提出了一系列改進(jìn)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(yùn)算或時(shí)序處理，在模擬調(diào)節(jié)器上往往難以實(shí)現(xiàn)，但對(duì)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(diǎn)在于只要偏差存在，相應(yīng)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(duì)象慣性較大，偏差不能及時(shí)梢除，調(diào)節(jié)器輸出恒就會(huì)超出線性工作范圍而進(jìn)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(gè)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(dǎo)致過渡過程動(dòng)作遲緩、超調(diào)嚴(yán)重。第一個(gè)問題可以通過輸出限幅加以解決。第二個(gè)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(shè)定值時(shí)取消積分作用，僅使比例、微分項(xiàng)起作用；當(dāng)被控量接近設(shè)定恒時(shí)再將積分作用投入，以此削弱積分累積效應(yīng)，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(duì)不同控制對(duì)象應(yīng)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(yīng)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(dòng)態(tài)響應(yīng)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(shí)問的效果。
2．抗設(shè)定值沖擊型門
所謂設(shè)定值沖擊是指系統(tǒng)運(yùn)行過程中，人工操作或串級(jí)輸入的設(shè)定恒發(fā)生躍變時(shí)，算法的比例作用或微分作用較強(qiáng)，使控制量超過執(zhí)行機(jī)構(gòu)允許的最大限度，對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程造成沖擊和影響。無論對(duì)象慣性大與小，這種現(xiàn)象都有可能發(fā)生。它使系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程放慢，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生振蕩。消陳設(shè)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(chǔ)起來，一旦退出飽和，立即將積累量補(bǔ)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?jǐn)傇跁r(shí)間上，以便在不過分增大系統(tǒng)超調(diào)的前提下加速動(dòng)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(yùn)算之前插入一個(gè)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(dòng)作或只有輕微動(dòng)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(dòng)作。非線性寬度與增益可以根據(jù)需要整定。當(dāng)增益取值為時(shí)，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(fù)存在。在5比PC中設(shè)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(duì)象和要求避免頻繁動(dòng)作的場合(如跑偏控制)。對(duì)這類對(duì)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(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)、擴(kuò)充形成的幾種調(diào)節(jié)算法，經(jīng)過一些微機(jī)化儀器儀表的應(yīng)用實(shí)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(diǎn)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(shù)密切關(guān)聯(lián)，在下面的內(nèi)容中為您介紹。http://www.gtiwv.com
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