自动控制原理毕业设计论文(8)

辽宁石油化工大学继续教育学院论文

图 4-10 不含TD的非线性PID结构图

在t=500s时加入扰动信号后其输出曲线如图4-11所示：

图4-11 在t=500s时加入扰动的输出

由图4-11可知，在t=500s时加入扰动，系统的输出会有波动出现，但是波动幅度较线性PID有明显的减少，所以，不含TD的非线性PID有一定的滤波效果及抗干扰能力。

4.5.3 含TD的非线性PID抗干扰能力测试

非线性PID串级控制系统参数设置：内回路P控制器：K调参数：Kdp=22.76；外回路PID控制器主要可=0.012; KI=0.0035,?I=1，?d=0.85，?d=1；KP=0.16，?P=0.5，?p=0.5,?I=10.

在t=400s时加入扰动信号，如图4-12所示：

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图4-12带有TD的非线性PID结构图

加入扰动后的输出结果如图4-13所示：

图4-13 在t=400s时加入扰动时的输出

分析图4-13，我们可以看出，在t=500s时给非线性系统加入扰动后，其输出图形基本不受影响，波动很小，相比与线性PID和不含TD的非线性PID都有明显滤波性能。说明含TD的非线性PID控制系统具有很强的抗干扰能力。

4.6 非线性PID鲁棒性测试与分析

控制系统的鲁棒性是指控制系统在某种类型的扰动下，包括自身模型的扰动下，系统某个性能指标保持不变的能力。对于实际工程系统，人们最关心的问题是一个控制系统当其模型参数发生大幅度变化或其结构发生变化时能否仍保持渐近稳定，这叫稳定鲁棒性。进而还要求在模型扰动下系统的品质指标仍然保持在某个

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许可范围内，这称为品质鲁棒性。

为了测试比较PID和非线性PID的鲁棒性，尝试改变被控对象模型参数来观察系统输出响应。

2.4510(1)将主调节区传递函数w改为，得到输出曲(s)?w(s)?1144(15.8s?1)(15.8s?1)线如图4-14和图4-15所示。由图4-14可知，当改变模型参数后，PID系统发散，不稳定了。说明PID的鲁棒性能较差。而由图4-15可知，在改变系统模型参数后，非线性PID的输出曲线仍然是稳定的。虽然有超调量了，但是超调较小，在可以接受的范围内；调整时间有所加长，但是在t=650s的时候也可以达到稳定了。

图 4-14 线性PID鲁棒性测试结果输出

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图 4-15 非线性PID鲁棒性测试结果输出

2.452.45(2) 将主调节区传递函数w改为，得到输出曲线(s)?w(s)?11(15.8s?1)4(3s?1)4如图4-16和4-17所示。由图4-16可知，当传递函数分母改变后，线性PID的输出就变为发散了，不稳定了。而由图6-17可知，系统参数改变后非线性PID的输出仍然是稳定的，只是在前段时间稍微有点波动，随后就比较平滑了，并且无超调，稳定时间稍微延长一些，由原来的t=400s变为t=700s，是在可以容许的范围内，所以，我们可以得知，相比于线性PID，非线性PID具有很强的鲁棒性。

图4-16 线性PID鲁棒性测试结果输出

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图 4-17 非线性PID鲁棒性测试结果输出

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