自调谐控制器适应

自适应控制技术包括广泛的数学和经验技术，允许反馈控制器自动更新不仅它的下一个输出，而且它的整个控制策略，以适应被控制过程的行为变化。自调整控制器能够调整自己的比例(P)，积分(I)和导数(D)参数是第一批自适应控制器作为商业产品。

它们的任务在概念上很简单——观察受控过程的行为，并微调P、I和D参数，直到闭环系统按预期执行。不幸的是，PID调优通常更像是一门艺术，而不是一门科学(参见“循环调优基础”，控制工程， 2003年7月)。

自整定PID控制器通过自动执行必要的整定过程简化了问题。大多数人观察过程对扰动的反应，并相应地设置调谐参数。然而，没有两个控制器以相同的方式完成这些任务。

技术变化

例如，启发式自调谐器试图复制经验丰富的操作员的决策过程。他们根据一系列专家调优规则调整调优参数，如“如果控制器对突然的扰动反应过度，则降低导数参数”。

一个更常见的自动参数选择方法涉及到过程的数学模型——一个将过程输出的当前值与以前输出的历史以及控制器应用的输入联系起来的方程。如果模型是准确的，控制器可以预测当前努力的未来效果，并相应地调整自己。

例如，一个对步骤输入反应迟钝的流程可以用一个方程来建模，这个方程预测下一个输出，它只是两个测量值的加权和——最近的输入和最近的输出。自调谐器可以选择该和中的权重，以在数学上拟合模型，以匹配流程过去演示的输入/输出关系。

有了模型在手，自调谐器就可以确定过程可以容忍多少比例、积分和导数作用。在缓慢过程的情况下，模型将显示控制器可以自由地应用积极的控制努力。然后，自调谐器可以将P、I和D参数设置为相对较高的值。

性能问题

控制器通过观察设定值与过程变量之间的误差来计算下一个控制动作。调优器通过分析最近的控制动作(过程输入)和过程变量(过程输出)的结果值，为控制器确定适当的调优参数。

控制器决定设置其调优参数的确切高或低取决于操作员指定的性能目标。例如，如果要将沉降时间限制为某个最大值，则可以通过分析时间常数和流程模型的死时间来确定所需的调优参数。另一方面，如果过度超调是操作员主要关心的问题，则可以配置控制器以选择将限制过程变量变化率的调优参数。

自调优控制器的数据收集技术也有所不同。有些人对这一过程施加一系列人为干扰，观察它如何反应。另一些人则使用在正常循环操作中收集的数据。后一种方法限制了故意干扰流程所造成的浪费和不便，但通常产生的关于流程行为的有用信息要少得多。

对于给定的应用程序，哪一种调优变化是合适的，这取决于闭环系统需要如何执行，以及所需的性能在物理上是否可行。

controleng@msn.com

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