PID控制及在汽車上的應(yīng)用

1、-PID控制及其在 車輛上的應(yīng)用 PID控制及起在車輛上的應(yīng)用PID控制簡(jiǎn)介比例(P)控制規(guī)律 積分(I)控制規(guī)律比例積分(PI)控制規(guī)律 比例微分(PD)控制規(guī)律比例積分微分(PID)控制規(guī)律 在汽車方面的應(yīng)用PID控制簡(jiǎn)介nPID( Proportional Integral Derivative)控制是最早發(fā)展起來(lái)的控制策略之一，由于其算法簡(jiǎn)單、魯棒性好和可靠性高，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制，尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性控制系統(tǒng)。n從信號(hào)變換的角度而言，超前校正、滯后校正、滯后超前校正可以總結(jié)為比例、積分、微分三種運(yùn)算及其組合。比例控制規(guī)律 具有比例控制規(guī)律的控制器稱為比例(P)控

2、制器,其傳遞函數(shù)為: PSCKG)( 這表明,P控制器的輸入信號(hào)成比例地反映輸出信號(hào)。 優(yōu)點(diǎn):它的作用是調(diào)整系統(tǒng)的開環(huán)比例系數(shù)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度，減低系統(tǒng)的惰性，加快響應(yīng)速度。 缺點(diǎn):僅用P控制器,過(guò)大的開環(huán)比例系數(shù)不僅會(huì)使系統(tǒng)的超調(diào)量增大,而且會(huì)使系統(tǒng)穩(wěn)定裕度變小,甚至不穩(wěn)定。比例控制規(guī)律11111)(sKTKKKTKGppppspS系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)：11Ts)(ty)(trPK帶有P控制器的反饋控制系統(tǒng):積分控制規(guī)律 具有積分控制規(guī)律的控制器稱為積分(I)控制器,其傳遞函數(shù)為: sTsGic1)( 在控制系統(tǒng)中,采用積分控制器可以提高系統(tǒng)的型別,消除或減小穩(wěn)態(tài)誤差,使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能得到

3、改善。輸出信號(hào)和輸入信號(hào)的關(guān)系：deTtuti0)(1)(積分控制規(guī)律 優(yōu)點(diǎn)：積分控制器的輸出是反映的輸入信號(hào)的積累，因此可以用來(lái)消除穩(wěn)態(tài)誤差。帶控制器的系統(tǒng)輸入輸出示意圖積分控制規(guī)律 缺點(diǎn)：積分控制器的加入會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度減小。帶有I控制器的反饋控制系統(tǒng): ) 1(TssK)(ty)(trsTi1PI控制規(guī)律 PI控制的傳遞函數(shù)：sTKsGipc11)(PI控制器不但保持了積分控制器消除穩(wěn)態(tài)誤差的“記憶功能”，而且克服了單獨(dú)使用積分控制消除誤差時(shí)反應(yīng)不靈敏的缺點(diǎn)輸出信號(hào)和輸入信號(hào)的關(guān)系：deTKteKtutipp0)()()(PI控制規(guī)律三種控制作用的對(duì)比曲線PD控制規(guī)律

4、 PD控制的傳遞函數(shù)：輸出信號(hào)和輸入信號(hào)的關(guān)系：sTKsGdpc1)(PD控制只在動(dòng)態(tài)過(guò)程中才起作用，對(duì)恒定穩(wěn)態(tài)情況起阻斷作用。因此，微分控制在任何情況下都不能單獨(dú)使用。dttdeTteKtudp)()()(PD控制規(guī)律n微分控制使得系統(tǒng)的響應(yīng)速度變快，超調(diào)減小，振蕩減輕。這就是微分系統(tǒng)對(duì)動(dòng)態(tài)過(guò)程的“預(yù)測(cè)”作用三種控制作用的對(duì)比曲線PID控制規(guī)律 PID控制的傳遞函數(shù)：sTsTKsGdipc11)(輸出信號(hào)和輸入信號(hào)的關(guān)系：dttdeTdeTteKtudtip)()(1)()(0PID控制規(guī)律n在低頻段，主要是PI控制規(guī)律起作用，提高系統(tǒng)型別，消除或減少穩(wěn)態(tài)誤差；在中高頻段主要是PD規(guī)律起作用

5、，增大截止頻率和相角裕度，提高響應(yīng)速度。因此，控制器可以全面地提高系統(tǒng)的控制性能。PID控制器的頻率特性數(shù)字PID控制算法位置式PID控制算法:數(shù)字PID控制算法增量式PID控制算法常用的數(shù)字PID控制系統(tǒng)n單回路控制系統(tǒng)n串級(jí)控制系統(tǒng)n前饋反饋控制系統(tǒng)n純滯后補(bǔ)償控制系統(tǒng)PID控制的發(fā)展n原因：在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程往往具有非線性、時(shí)變不確定，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，常規(guī)的PID控制器不能達(dá)到理想的控制效果；n原因：在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，由于受到參數(shù)整定方法煩雜的困擾，常規(guī)PID控制器參數(shù)往往整定不良、效果欠佳，對(duì)運(yùn)行工況的適應(yīng)能力很差PID控制的發(fā)展n自適應(yīng)PID控制n智能PID控制n模糊PID控制n神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制n預(yù)測(cè)PID控制混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速PID 控制n數(shù)字PID 控制器n發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)n基于響應(yīng)特性的PID參數(shù)整定n發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制試驗(yàn)PID 控制基本原理PID 控制器原理時(shí)域模擬PID 控制：PID 控制器的數(shù)字化基本PID 控制器的幾點(diǎn)改進(jìn)n變速積分