自Ziegler和Nichols提出PID參數整定方法起,有許多技術已經被用于PID控制器的手動和自動整定。根據發展階段的劃分,可分為常規PID參數整定方法及智能PID參數整定方法;按照被控對象個數來劃分,可分為單變量PID參數整定方法及多變量PID參數整定方法,前者包括現有大多數整定方法,后者是最近研究的熱點及難點;按控制量的組合形式來劃分,可分為線性PID參數整定方法及非線性PID參數整定方法,前者用于經典PID調節器,后者用于由非線性跟蹤-微分器和非線性組合方式生成的非線性PID控制器。
本文綜述了PID控制參數整定的先進方法和近幾年的發展情況。
2、智能PID參數整定方法
Astrom在1988年美國控制會議(ACC)上作的《面向智能控制》的大會報告概述了結合于新一代工業控制器中的兩種控制思想——自整定和自適應,為智能PID控制的發展奠定了基礎。他認為自整定控制器和自適應控制器能視為一個有經驗的儀表工程師的整定經驗的自動化,在報告中繼續闡述了這種思想,認為自整定調節器包含從實驗中提取過程動態特性的方法及控制設計方法,并可能決定何時使用PI或PID控制,即自整定調節器應具有推理能力。自適應PID的應用途徑的不斷擴大使得對其整定方法的應用研究變得日益重要。目前,在眾多的PID參數整定方法中,主要有兩種方法在實際工業過程中應用較好:一種是由福克斯波羅(Foxboro)公司推出的基于模式識別的參數整定方法(基于規則),另一種是基于繼電反饋的參數整定方法(基于模型)。前者主要應用于Foxboro的單回路EXACT控制器及其分散控制系統I/ASeries的PIDE功能塊,其原理基于Bristol在模式識別方面的早期工作,將運行經驗總結在報告中;后者的應用實例較多,這類控制器現在包括自整定、增益計劃設定及反饋和前饋增益的連續自適應等功能。這些技術極大地簡化了PID控制器的使用,顯著改進了它的性能,它們被統稱為自適應智能控制技術。
自適應技術中最主要的是自整定,按工作機理劃分,自整定方法能被分為兩類:基于模型的自整定方法和基于規則的自整定方法。文章《PID參數先進整定方法綜述(二)》分別對這兩類方法加以介紹