二阶时滞系统PID参数自整定方法及其仿真验证

本文档主要探讨了时滞控制系统中的PID参数自整定方法，针对工业过程中常见的二阶时滞系统进行深入分析。PID控制器，即比例-积分-微分控制器，是一种广泛应用的控制策略，因其设计简单、适应性强而广受欢迎。然而，传统的Ziegler-Nichols经验整定公式在处理带有纯延迟的系统时，可能会导致过度振荡和大超调。 作者杨智和王劲岭提出了一种新的自整定策略，通过开关阶跃响应法识别被控过程的特征参数，如特征时间常数T1和T2。这种方法避免了对精确数学模型的依赖，能够更准确地适应实际的二阶时滞系统。他们推导出一套针对二阶时滞系统的PID参数整定公式，该公式能够有效地减小振荡，提高控制的稳定性和鲁棒性。 整定公式的推导过程中，通过对单位阶跃响应函数及其一阶和二阶导数的分析，作者找到了一个关键的条件，即二阶导数为零，从而确定了PID参数的最佳值。这种方法不仅理论上严谨，而且在大量仿真实验中得到了验证，证明了所得整定公式的有效性及控制性能的优越性。 本文的研究对于工业控制领域的工程师们具有重要意义，它提供了一种简便且实用的PID参数自整定方法，尤其适合那些对控制性能有较高要求，但又难以获取精确数学模型的工业过程。通过应用本文的方法，设计者能够快速而准确地为时滞控制系统配置PID控制器，提升控制系统的稳定性和效率。