一种非线性微分PID控制器及应用研究

针对常规PID控制器中的微分作用虽可加快系统响应但很容易引起执行机构过度动作而加快磨损这一问题,提出一种由速率限制环节代替实际微分中的惯性环节而构成新型非线性微分的方法。该微分具有实际微分的微分特性,且其微分作用不仅与输入变化速率有关还与输入幅度有关。利用该非线性微分获得一种非线性微分PID控制器,将其应用于串级主汽温控制系统中,在Simulink环境中进行给定值扰动和输出扰动实验仿真。结果表明,给定值扰动时非线性微分PID控制器在系统响应方面和控制器输出方面均优于常规PID控制器;输出扰动时,小扰动时非线性微分PID控制器相当于PI控制器,避免执行机构磨损;大扰动时非线性微分PID不仅可以更快消除扰动,保证设备安全运行,而且控制器输出曲线明显优于PID,避免执行机构磨损。