PID控制及在汽車上的應用

1、-PID控制及其在 車輛上的應用 PID控制及起在車輛上的應用PID控制簡介比例(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 在汽車方面的應用PID控制簡介nPID( Proportional Integral Derivative)控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一，由于其算法簡單、魯棒性好和可靠性高，被廣泛應用于工業(yè)過程控制，尤其適用于可建立精確數學模型的確定性控制系統。n從信號變換的角度而言，超前校正、滯后校正、滯后超前校正可以總結為比例、積分、微分三種運算及其組合。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,其傳遞函數為: PSCKG)( 這表明,P控制器的輸入信號成比例地反映輸出信號。 優(yōu)點:它的作用是調整系統的開環(huán)比例系數，提高系統的穩(wěn)態(tài)精度，減低系統的惰性，加快響應速度。 缺點:僅用P控制器,過大的開環(huán)比例系數不僅會使系統的超調量增大,而且會使系統穩(wěn)定裕度變小,甚至不穩(wěn)定。比例控制規(guī)律11111)(sKTKKKTKGppppspS系統的閉環(huán)傳遞函數：11Ts)(ty)(trPK帶有P控制器的反饋控制系統: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,其傳遞函數為: sTsGic1)( 在控制系統中,采用積分控制器可以提高系統的型別,消除或減小穩(wěn)態(tài)誤差,使系統的穩(wěn)態(tài)性能得到

3、改善。輸出信號和輸入信號的關系：deTtuti0)(1)(積分控制規(guī)律 優(yōu)點：積分控制器的輸出是反映的輸入信號的積累，因此可以用來消除穩(wěn)態(tài)誤差。帶控制器的系統輸入輸出示意圖積分控制規(guī)律 缺點：積分控制器的加入會影響系統的穩(wěn)定性，使系統的穩(wěn)定裕度減小。帶有I控制器的反饋控制系統: ) 1(TssK)(ty)(trsTi1PI控制規(guī)律 PI控制的傳遞函數：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”，而且克服了單獨使用積分控制消除誤差時反應不靈敏的缺點輸出信號和輸入信號的關系：deTKteKtutipp0)()()(PI控制規(guī)律三種控制作用的對比曲線PD控制規(guī)律

4、 PD控制的傳遞函數：輸出信號和輸入信號的關系：sTKsGdpc1)(PD控制只在動態(tài)過程中才起作用，對恒定穩(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使用。dttdeTteKtudp)()()(PD控制規(guī)律n微分控制使得系統的響應速度變快，超調減小，振蕩減輕。這就是微分系統對動態(tài)過程的“預測”作用三種控制作用的對比曲線PID控制規(guī)律 PID控制的傳遞函數：sTsTKsGdipc11)(輸出信號和輸入信號的關系：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，提高響應速度。因此，控制器可以全面地提高系統的控制性能。PID控制器的頻率特性數字PID控制算法位置式PID控制算法:數字PID控制算法增量式PID控制算法常用的數字PID控制系統n單回路控制系統n串級控制系統n前饋反饋控制系統n純滯后補償控制系統PID控制的發(fā)展n原因：在實際工業(yè)生產過程往往具有非線性、時變不確定，難以建立精確的數學模型，常規(guī)的PID控制器不能達到理想的控制效果；n原因：在實際生產現場中，由于受到參數整定方法煩雜的困擾，常規(guī)PID控制器參數往往整定不良、效果欠佳，對運行工況的適應能力很差PID控制的發(fā)展n自適應PID控制n智能PID控制n模糊PID控制n神經網絡PID控制n預測PID控制混合動力汽車發(fā)動機轉速PID 控制n數字PID 控制器n發(fā)動機轉速控制系統n基于響應特性的PID參數整定n發(fā)動機轉速控制試驗PID 控制基本原理PID 控制器原理時域模擬PID 控制：PID 控制器的數字化基本PID 控制器的幾點改進n變速積分