【摘要】常規(guī)PID控制在非線性、時(shí)變、耦合及參數(shù)和結(jié)構(gòu)不確定的復(fù)雜過程中不能實(shí)現(xiàn)理想的控制效果，因此需要借助一種更為高級(jí)的控制方案，即改進(jìn)型PID控制：不完全微分PID控制。它是通過在常規(guī)PID的基礎(chǔ)上加入低通濾波器、并以此解決誤差擾動(dòng)突變以及系統(tǒng)高頻干擾的缺陷實(shí)現(xiàn)的，本文將并基于MATLAB軟件對(duì)其進(jìn)行仿真，并討論仿真結(jié)果。

【關(guān)鍵詞】不完全微分PID控制；低通濾波器；誤差擾動(dòng)；高頻干擾

一、引言

PID（比例-積分-微分）控制是迄今為止在工業(yè)控制領(lǐng)域中最通用的控制方法。它在多方面都表現(xiàn)出無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，諸如：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性能好、可靠性高，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件等等[1] 。微分信號(hào)的引入可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，但也易引進(jìn)高頻干擾，在誤差擾動(dòng)突變時(shí)尤其顯出微分項(xiàng)的不足[2]。若在控制算法中加入低通濾波器，則可使系統(tǒng)性能得到改善[3-6]。本文提出一種改進(jìn)型PID控制算法，由于其良好的控制特性，緩解了誤差擾動(dòng)突變以及系統(tǒng)高頻干擾的問題，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

二、改進(jìn)型PID的設(shè)計(jì)前提

由圖中上部分可知，普通PID控制中沒有對(duì)高頻噪聲采取任何抑制措施，因此結(jié)果中出現(xiàn)很多高頻成分，而在改進(jìn)型PID控制中加入了低通濾波器后，高頻振蕩明顯減弱，低通濾波器起了抑制高頻信號(hào)的作用。由上圖可知普通PID控制的誤差值在高頻信號(hào)的影響下，出現(xiàn)較大波動(dòng)，而加入低通濾波器后誤差值趨于較為穩(wěn)定的值。

六、結(jié)論

由仿真結(jié)果可以看出，引入一階慣性環(huán)節(jié)后，能有效地克服普通PID控制算法的不足。盡管改進(jìn)型PID控制算法比普通PID控制算法要復(fù)雜些，但由于其良好的控制特性，緩解了誤差擾動(dòng)突變以及系統(tǒng)高頻干擾的問題，因此將會(huì)得到越來越多的關(guān)注。

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