积分饱和现象与抗积分饱和的措施

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,#,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,#,Click to edit Master title style,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,=0,，停止积分，若,e(t),0,则迪欧负值误差信号进行积分。使,u(t),退出饱和区。,2,、当,u(t)0,若,u(t),-,e(t),0,进行积分,抗积分饱和的措施,限制,PI,调节器的输出,u,PI,设定限值时，,u,PI,=u,max,结果：这样有可能在正常操作中不能消除系统的余差,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,遇限削弱积分法,u,PI,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,在输出端与,、,并联着一个典型的,PID,反馈阻容网络,在,上取出一部分电压,通过,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,选用,F3140,型运放,也可采用其它同类运放,B,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,和,、,。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,导通,使,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,输出低电平,B,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,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)Umin,，只累加正的误差。这样就可以避免积分饱和现象。,Thank you!,