用Lambda整定PID參數(shù)更利于獲得更好魯棒性

來源：云南昌暉儀表制造有限公司 2022年12月05日 09:15

上個世紀八十年代之前的大多數(shù)整定方法都關(guān)注克服不可測階躍擾動時的峰值和累積偏差。這種積極行為對防止激活減災(zāi)系統(tǒng)或啟動停車條件非常重要，但是由于魯棒性不足不適合處理實際問題或?qū)崿F(xiàn)其他控制目標。整定結(jié)果存在增益大、積分時間短的問題，不可避免地在系統(tǒng)中引起振蕩，難以使系統(tǒng)達到整體性能的控制目標，不適合大多數(shù)化工應(yīng)用。最近的整定方法關(guān)注增加魯棒性、最小化非線性、耦合和振蕩影響并滿足其他過程目標：吸收干擾的緩沖罐液位控制，比值控制的回路協(xié)調(diào)和串級控制中底層回路的設(shè)定值響應(yīng)等。

是用于減少過程波動的成功方法。從的意義上講，Lambda整定以所需的閉環(huán)響應(yīng)速度實現(xiàn)回路的非振蕩響應(yīng)。通過選擇一個閉環(huán)時間常數(shù)(通常稱為Lambda)來設(shè)置響應(yīng)速度。通過選擇該閉環(huán)時間常數(shù)，可以在一個單元過程中協(xié)調(diào)一組回路的協(xié)調(diào)整定，從而使它們的共同作用有助于建立整個過程的理想動態(tài)。

Lambda整定概念的基礎(chǔ)可以追溯到1957年Newton，Gould和Kaiser的分析設(shè)計方法。簡而言之，一旦知道了過程模型并且選擇了閉環(huán)特性，該方法就可以直接合成所需的控制器。1968年，EB Dahlin在數(shù)字控制器上的工作為Lambda整定提供了主要推動。Dahlin將所需的閉環(huán)響應(yīng)速度描述為“Lambda”。Dahlin只關(guān)心一階純滯后對象，而Morari和Chien等人將該技術(shù)推廣到一般的傳遞函數(shù)。設(shè)計方法的基礎(chǔ)是零極點配置，其中控制器零點用于抵消過程極點。

Lambda整定規(guī)則為針對速度的整定規(guī)則(例如、CC法等)提供了*的替代方法。ZN法、CC法的目標是4:1衰減振蕩，而Lambda整定規(guī)則的目標是一階純滯后對設(shè)定值的響應(yīng)。

Lambda整定規(guī)則具有以下優(yōu)點：
1、過程變量在發(fā)生干擾或設(shè)定值變化后不會超調(diào)。

2、Lambda整定規(guī)則對通過階躍測試確定過程純滯后時間時所犯的任何錯誤的敏感性要低得多。這個問題在時間常數(shù)為主的過程中很常見，因為很容易低估或高估了過程純滯后時間。當純滯后時間不正確時，Ziegler-Nichols和Cohen-Coon整定規(guī)則可能會給出非常糟糕的結(jié)果。

3、整定非常魯棒，這意味著即使過程特性與用于整定的過程相比發(fā)生了較大變化，控制回路也能保持穩(wěn)定。

4、Lambda整定的控制回路可以更好地吸收干擾，并將更少的干擾傳遞給下游過程。對于高度耦合過程，這是一個非常有吸引力的特性。造紙機上的控制回路通常使用Lambda整定規(guī)則進行整定，以防止整個機器由于過程相互耦合和反饋控制而發(fā)生振蕩。

5、用戶可以為控制回路所需的響應(yīng)時間(實際上是閉環(huán)時間常數(shù))。這提供了一個λ整定因子，可用于加快或減慢回路響應(yīng)。
作者：馮少輝(博士，現(xiàn)從事*控制工作，有一線十幾年工作經(jīng)歷，真正理論聯(lián)系實際的專家)

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