非对称PID控制方法及系统技术方案

本发明专利技术揭示了一种非对称PID控制方法及系统，所述非对称PID控制方法包括：步骤S1、读取当前检测值，计算当前检测值和控制目标值的偏差值；步骤S2、判断偏差值是否发生符号改变；若发生符号改变，则转向步骤S3；若未发生符号改变，则转向步骤S4；步骤S3、将PID计算的积分值清零；转向步骤S4；步骤S4、根据误差值符号，选用不同的PID参数计算PID值作为控制输出。本发明专利技术提出的非对称PID控制方法及系统，可灵活地整定PID参数，更容易实现控制目标。更容易实现控制目标。更容易实现控制目标。

【技术实现步骤摘要】
非对称PID控制方法及系统


[0001]本专利技术属于控制
，涉及一种PID控制方法，尤其涉及一种非对称PID控制方法及系统。

技术介绍

[0002]在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
[0003]比例(P)控制：比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差(Steady
‑
state error)。
[0004]积分(I)控制：在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统(System with Steady
‑
state Error)。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到接近于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后几乎无稳态误差。
[0005]微分(D)控制：在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分(即误差的变化率)成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件(环节)或有滞后(delay)组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分(PD)控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。
[0006]对于电机控制类的应用，如果两个转动方向的负载差别较大，那么在同一套PID参数下，将会出现PID震荡、过冲过大或者执行到位时间长的问题。
[0007]图1为现有技术中一PID控制系统的原理示意图；请参阅图1，现有PID控制系统包括比例计算单元、积分计算单元、微分计算单元、执行机构。图1中，r(t)为本运算周期的实际反馈值，c(t)为本运算周期的控制目标值，e(t)为本运算周期的误差值。
[0008]有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的PID控制方式，以便克服现有PID控制方式存在的上述至少部分缺陷。

技术实现思路

[0009]本专利技术提供一种非对称PID控制方法及系统，可灵活地整定PID参数，更容易实现控制目标。
[0010]为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，采用如下技术方案：
[0011]一种非对称PID控制方法，所述非对称PID控制方法包括：
[0012]步骤S1、获取当前检测值，计算当前检测值和控制目标值的偏差值；
[0013]步骤S2、判断偏差值是否发生符号改变；若发生符号改变，则转向步骤S3；若未发生符号改变，则转向步骤S4；
[0014]步骤S3、将PID计算的积分值清零；转向步骤S4；
[0015]步骤S4、根据误差值符号，选用不同的PID参数计算PID值作为控制输出。
[0016]作为本专利技术的一种实施方式，在步骤S1前，所述非对称PID控制方法进一步包括步骤S0，为控制对象两个运动方向设定非对称式PID参数，即控制对象两个运动方向的PID参数为独立的两套。
[0017]根据本专利技术的另一个方面，采用如下技术方案：一种非对称PID控制系统，所述非对称PID控制系统包括：
[0018]偏差值计算模块，用以获取当前检测值，计算当前检测值和控制目标值的偏差值；
[0019]偏差值符号改变判断模块，用以判断偏差值是否发生符号改变；
[0020]积分值清零模块，用以在偏差值符号发生改变时将PID计算的积分值清零；
[0021]控制输出模块，用以在偏差值符号未发生改变时根据误差值符号选用不同的PID参数计算PID值作为控制输出。
[0022]作为本专利技术的一种实施方式，所述非对称PID控制系统进一步包括：非对称式PID参数设定模块，用以将控制对象两个运动方向设定为非对称式PID参数，即将控制对象两个运动方向的PID参数设定为独立的两套。
[0023]本专利技术的有益效果在于：本专利技术提出的非对称PID控制方法及系统，可灵活地整定PID参数，更容易实现控制目标。
附图说明
[0024]图1为现有技术中一PID控制系统的原理示意图。
[0025]图2为本专利技术一实施例中非对称PID控制方法的流程图。
[0026]图3为本专利技术一实施例中非对称PID控制系统的组成示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施例。
[0028]为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。
[0029]该部分的描述只针对几个典型的实施例，本专利技术并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本专利技术描述和保护的范围内。
[0030]说明书中各个实施例中的步骤的表述只是为了方便说明，本申请的实现方式不受步骤实现的顺序限制。说明书中的“连接”既包含直接连接，也包含间接连接。
[0031]本专利技术揭示了一种非对称PID控制方法，图2为本专利技术一实施例中非对称PID电机控制方法的流程图；请参阅图2，所述非对称PID电机控制方法包括：
[0032]【步骤S1】获取当前检测值(如可以为当前读取的数据，如位置数据等)，计算当前检测值和控制目标值的偏差值；
[0033]【步骤S2】判断偏差值是否发生符号改变；若发生符号改变，则转向步骤S3；若未发生符号改变，则转向步骤S4；
[0034]【步骤S3】将PID计算的积分值清零；转向步骤S4；
[0035]【步骤S4】根据误差值符号，选用不同的PID参数计算PID值作为控制输出。
[0036]在本专利技术的一实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非对称PID控制方法，其特征在于，所述非对称PID控制方法包括：步骤S1、获取当前检测值，计算当前检测值和控制目标值的偏差值；步骤S2、判断偏差值是否发生符号改变；若发生符号改变，则转向步骤S3；若未发生符号改变，则转向步骤S4；步骤S3、将PID计算的积分值清零；转向步骤S4；步骤S4、根据误差值符号，选用不同的PID参数计算PID值作为控制输出。2.根据权利要求1所述的非对称PID控制方法，其特征在于：在步骤S1前，所述非对称PID控制方法进一步包括步骤S0，为控制对象两个运动方向设定非对称式PID参数，即控制对象两个运动方向的PID参数为独立的两套。3.一种非对称PID控...

【专利技术属性】
技术研发人员：何斌，倪华良，
申请(专利权)人：上海傲意信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：