[发明专利]基于参数稳定域的PIλDμ控制器参数整定方法

摘要

本发明公开了一种基于参数稳定域的PIλDμ控制器参数整定方法，其先判断控制器系统的输入输出是否稳定，然后求出在相角裕度上限和相角裕度显现处参数稳定域边界曲线，并保证参数有实际意义的条件下求出两边界曲线频率的取值范围，再在边界曲线上确定参数Ki和Kp在稳定域内的范围，在两边界曲线上插入多个点，分别在两边界曲线上求出Kp值相等的多组点，并得到与该组点对应的Ki的取值范围，采用遗传算法求出各组点对应的Ki的最佳值，通过ITAE求出最优解。该方法兼顾系统的稳定相角裕度和动态特性，并利用遗传算法对控制器参数进行整定，运用该方法整定的控制器能够在满足给定的稳定相角裕度条件下，实现了对系统良好的控制，保证系统具有较好的动态特性。

主权项

1.一种基于参数稳定域的PI^λD^μ控制器参数整定方法，该控制器所在控制系统包括C(s)表示的分数阶PI^λD^μ控制器，G(s)表示的被控过程以及T表示的虚拟模块，其中G(s)=N(s)D(s)e-sTd,]]>T=Me^-jθ，式中0<λ,μ<2N(s),D(s)为关于s的多项式，分别为：N(s)=b0sβ0+b1sβ1+......+bnsβn,]]>D(s)=a0sα0+a1sα1+......+ansαn,]]>0≤β₀<β₁<......<β_n,0≤α₀<α₁<......<α_n。α_i,β_i,i=0,1,...n为整数或者分数；T_d代表延迟时间，M代表幅值相角裕度，θ代表相角相角裕度，参数K_d,λ,μ为已知参数，K_p,K_i为待整定参数；其特征在于，包括以下步骤：S1:判断该控制器系统的输入输出是否稳定；S2:若该控制系统稳定，则分别求出在相角裕度上限和相角裕度下限处参数稳定域边界曲线，并在保证设计出的参数有实际意义的条件下，分别确定相角裕度上限和相角裕度下限处参数稳定域边界曲线频率ω(ω>0)的取值范围；S3:分别求出相角裕度取上限值和下限值时参数在稳定域内变化的上下界；S4:在相角裕度上限参数稳定域边界曲线上插入N个点，在相角裕度下限参数稳定域边界曲线上插入M个点，在相角裕度下限稳定域边界曲线上取一个点得到该点的Kp值，然后在相角裕度上限稳定域边界曲线的各点中取出一个K_p值最接近裕度下限稳定域边界曲线上的K_p值的点，在相角裕度下限参数稳定域边界曲线上该点K_p值对应的参数K_i值为K_imax，相角裕度上限参数稳定域边界曲线上该点K_p值对应的参数K_i值为K_imin，在两边界曲线上取得若干对K_p值最为接近的点；S5：从S4中与该K_p值对应的K_i的取值范围为[K_imin,K_imax],通过遗传算法算出K_i的最佳值；S6：S4中得到的各K_p的值依次和各对应的K_i的最佳值组合形成待整定参数数据对，以ITAE为性能指标，在参数稳定区域内得到ITAE性能指标最小值对应的(K_p,K_i)数据对为最优待整定参数。