最优整定PID控制在工业液压系统中的应用

赵志忠

（山西宁武大运华盛老窑沟煤业有限公司，山西 忻州 036700）

引言

液压系统在工业中被广泛应用，大多数工业液压系统的控制器仍然是比例积分导数（PID）控制器。PID的流行源于它在各种操作场景中的适用性和健壮性能。基于频响法，近50年来发展了许多PID整定规则，如齐格勒-尼克尔斯规则、对称优化规则，一些超调规则，无超调规则，时间加权误差平方积分规则，绝对误差积分规则[1-3]。这些方法是直接适用的，因为他们提供了简单的调整公式来确定PID控制器参数。然而，由于只使用了关于进程动态行为的少量信息，在许多情况下，它们不能提供良好的调优或产生令人满意的闭环响应。

为了改善动态特性变化过程的PID整定性能，已经提出了几种自动整定和自适应策略。这些控制器具有自初始化和重新校准的特性，以应对很少的先验知识和过程动态中的重大变化[4-5]。然而，PID控制器的参数使用的整定公式计算，老化和非线性效应可能导致控制器参数远不是最优的。这可能导致效率低下的工厂运行，不必要的磨损和计划外的关闭。为了解决这一问题，近年来提出了一种最优整定PID控制方案[6-7]。

本文旨在论证使用最优整定PID控制技术的可行性，以减少调试时间，并实现广泛工作范围的液压系统的一致控制性能。

1 最优PID控制器设计

由于PID控制器参数通常使用系统频率响应的一个或两个测量点来设计，其控制性能可能不能满足期望的时间响应要求。……