基于Taylor展開法整定MIC-PID控制器參數(shù)

摘要：針對(duì)一類不穩(wěn)定時(shí)滯過程，采用雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)，首先使廣義對(duì)象(內(nèi)環(huán))穩(wěn)定，然后用Tavlor級(jí)數(shù)展開法，根據(jù)內(nèi)?？刂圃碓O(shè)計(jì)外環(huán)控制器，得到等效的PID控制器參數(shù)的整定方法。仿真結(jié)果表明，整定后的系統(tǒng)不但具有良好魯棒性，而且調(diào)節(jié)快速，適合于工程實(shí)際應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：不穩(wěn)定；Taylor展開；內(nèi)?？刂疲籔ID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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)模型誤差具有魯棒性和易于操作等特點(diǎn)，仍被廣泛應(yīng)用于冶金、化工、電力、輕工和機(jī)械等工業(yè)過程控制中。在現(xiàn)有的PID參數(shù)整定方法中，Ziegler-Nichols法(簡(jiǎn)Z-N法)應(yīng)用最為廣泛。
內(nèi)模控制(IMC)是一種實(shí)用性很強(qiáng)的控制方法，其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，跟蹤調(diào)節(jié)性能好，特別是對(duì)于魯棒性及抗干擾性的改善和大時(shí)滯系統(tǒng)的控制，效果尤為顯著。經(jīng)過多年的發(fā)展，IMC方法的應(yīng)用已經(jīng)從線性系統(tǒng)擴(kuò)展到了非線性和多變量系統(tǒng)，并產(chǎn)生了多種設(shè)計(jì)方法，如零一極點(diǎn)對(duì)消法，預(yù)測(cè)控制法，針對(duì)PID控制器設(shè)計(jì)的方法等。將IMC引入PID控制器的設(shè)計(jì)，既可以得到明確的解析結(jié)果，降低參數(shù)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性和隨機(jī)性，又能方便地考慮到系統(tǒng)魯棒性的要求。本文針對(duì)一階不穩(wěn)定時(shí)滯過程，通過對(duì)過程控制系統(tǒng)含有純滯后環(huán)節(jié)的近似處理，介紹了Taylor級(jí)數(shù)在MIC-PID參數(shù)整定中的應(yīng)用，最后利用仿真進(jìn)行了驗(yàn)證。

1 內(nèi)?？刂?br /> 1)內(nèi)模控制原理
內(nèi)?？刂破髋c簡(jiǎn)單反饋控制結(jié)構(gòu)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(nèi)?？刂破?，為被控過程對(duì)象，G(s)為過程對(duì)象模型，R(s)為設(shè)定值輸入，D(s)為擾動(dòng)輸入，Y(s)為系統(tǒng)輸出值。對(duì)于圖1中的內(nèi)?？刂破?，有：

2)內(nèi)?？刂破鞯脑O(shè)計(jì)步驟