基于参数稳定域的PI^λD^μ控制器参数整定方法

专利名称：基于参数稳定域的PI^λD^μ控制器参数整定方法
技术领域：
本发明涉及PID控制领域，尤其涉及一种在参数稳定域内整定PIaDu控制器参数的方法。
背景技术：
对PIaDu控制器整定方法的研究是近年来控制领域研究的一个热点，并出现了一系列令人瞩目的成果。其中，对于整数阶或分数阶时滞系统进行PIaDu控制器参数稳定域的研究得到了较大发展。Serdar E H首次提出了一种解决方法，即在(Kp，Ki, Kd)系数空间中确定全局稳定域的集合，通过改变给定的阶次入，u值得到最大稳定域。该方法运用D分割原理，通过求得实根边界(RRB)、复根边界(CRB)与无穷根边界(IRB)以确定稳定域的范围。此后，随着现代科学技术的快速发展，PIaDu控制器整定技术的研究也在不断深化，各种各样的整定方法不断涌现。如针对积分时间滞后系统，求取了分数Mrou控制器参数的稳定域；对一阶时滞不稳定系统的稳定分数Mrou控制器的设计进行了研究，并讨论了微分阶次y对不稳定一阶时滞系统稳定性的影响；采用图形化方法判定分数阶时滞系统的积分增益与微分增益的稳定空间；针对PIa和PIaDu控制器分别给出了在(Kp，Ki)平面和(Kp，Ki，Kd)空间上的全局稳定域。而对于任意给定的分数阶系统的研究方法也有多种，如在基于D分割原理求取控制器参数稳定域基础之上，利用一类一阶控制器进行镇定的解决方法；针对无法获得系统传递函数而仅根据系统的频率响应求取稳定边界等。但是，目前PIaDu控制器参数稳定域的研究，大都集中在对不同系统采取何种形式的控制器以及如何求取最大稳定域展开的，却没有给出最优控制器的具体设计方法。因此，在得到的稳定域内，如何确定满足系统性能要求的最优控制器是目前特需解决的问题。

发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种基于参数稳定域的PIaDu控制器参数整定方法，该控制器所在控制系统包括C(S)表示的分数阶PIaDu控制器，G(s)表示的被
控过程以及T表示的虚拟模块，其中
权利要求
1.一种基于参数稳定域的PIaDu控制器参数整定方法，该控制器所在控制系统包括C(S)表示的分数阶PIaDu控制器，G(s)表示的被控过程以及T表示的虚拟模块，其中
2.按权利要求1所述的基于参数稳定域的PIaDu控制器参数整定方法，其特征在于， )该控制系统的闭环传递函数为
3.按权利要求1所述的基于参数稳定域的PIaDu控制器参数整定方法，其特征在于，控制器待整定参数稳定域边界边界曲线包括RRB和IRB、CRB边界曲线，将s=j 代入方程
4.按权利要求1所述的基于参数稳定域的PIaDu控制器参数整定方法，其特征在于，所述控制器最优参数整定时仅考虑相角相角裕度，即取M=I。
5.按权利要求1所述的基于参数稳定域的PIaDu控制器参数整定方法，其特征在于，所述稳定域边界曲线采用 D分割原理求出。
全文摘要
本发明公开了一种基于参数稳定域的PIλDμ控制器参数整定方法，其先判断控制器系统的输入输出是否稳定，然后求出在相角裕度上限和相角裕度显现处参数稳定域边界曲线，并保证参数有实际意义的条件下求出两边界曲线频率的取值范围，再在边界曲线上确定参数Ki和Kp在稳定域内的范围，在两边界曲线上插入多个点，分别在两边界曲线上求出Kp值相等的多组点，并得到与该组点对应的Ki的取值范围，采用遗传算法求出各组点对应的Ki的最佳值，通过ITAE求出最优解。该方法兼顾系统的稳定相角裕度和动态特性，并利用遗传算法对控制器参数进行整定，运用该方法整定的控制器能够在满足给定的稳定相角裕度条件下，实现了对系统良好的控制，保证系统具有较好的动态特性。
文档编号G05B11/42GK103092069SQ201310032798
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月28日 优先权日2013年1月28日
发明者王昕 , 牟金善, 唐苦 申请人:上海交通大学