1_20不完全微分PID控制.doc

不完全微分PID控制一、 题目：用不完全微分PID控制传递函数为为的被控对象：=exp(-80)/(60s+1)低通滤波器为：Q(s)=1(/180s+1)二、 原理:在PID控制中，微分的引入可以改善系统的动态特性，但也容易引进高频信号，在误差扰动突变时油气显出微分项的不足，微分过于灵敏，持续时间短，容易引起振荡；同时，数字调节器的输出时间是短暂和周期性的，驱动执行器需要一定的时间。基于这种情况，我们在PID算法中对微分项进行改进，改进为增加一个低通滤波器即可实现，则把由于微分项引进的高频信号滤掉，推导过程如下： 注：在用不完全微分编程时，一定要确定好微分环节的低通滤波函数，给出相应量的值。三、 程序清单：%PID Controler with Partial differentialclear all;close all;ts=20;sys=tf(1,60,1,inputdelay,80);dsys=c2d(sys,ts,zoh);num,den=tfdata(dsys,v);u_1=0;u_2=0;u_3=0;u_4=0;u_5=0;ud_1=0;y_1=0;y_2=0;y_3=0;error_1=0;ei=0;for k=1:1:100time(k)=k*ts;rin(k)=1.0;%Linear modelyout(k)=-den(2)*y_1+num(2)*u_5;D(k)=0.01*rands(1);yout(k)=yout(k)+D(k);error(k)=rin(k)-yout(k);%PID Controller with partly differentialei=ei+error(k)*ts;kp=0.30;ki=0.0055;TD=140; %TD为微分时间常数kd=kp*TD/ts;Tf=180;Q=tf(1,Tf,1); %Low Freq Signal FilterM=1;if M=1 %Using PID with Partial differentialalfa=Tf/(ts+Tf);ud(k)=kd*(1-alfa)*(error(k)-error_1)+alfa*ud_1;u(k)=kp*error(k)+ud(k)+ki*ei; ud_1=ud(k);elseif M=2 %Using Simple PIDu(k)=kp*error(k)+kd*(error(k)-error_1)+ki*ei;end%Restricting the output of controllerif u(k)=10 u(k)=10;endif u(k)=-10 u(k)=-10;endu_5=u_4;u_4=u_3;u_3=u_2;u_2=u_1;u_1=u(k);y_3=y_2;y_2=y_1;y_1=yout(k);error_1=error(k);endfigure(1);plot(time,rin,b,time,yout,r);xlabel(time(s);ylabel(rin,yout);figure(2);plot(time,u,r);xlabel(time(s);ylabel(u);figure(3);plot(time,rin-yout,r);xlabel(time(s);ylabel(error);figure(4);bode(Q,r);dcgain(Q);控制效果：由波特图看出，截止频率很小，所以只允许低频带的信号通过，将高频信号