積分飽和

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積分飽和(Integral windup、integrator windup[1]、reset windup[2])意指PID回授控制器由於實際控制量(實控量)、理想控制量(理控量)、受控制量(受控量)三者唔同步,引致好大誤差而形成嘅一種理控量往復過衝調節時間過長嘅問題。

原因[編輯]

由於譬如實控量捱限制住喺一個最大值度、受控量以相對慢嘅速度挽升,噉個受控量同目標穩定值就有相當大嘅誤差,啲誤差(會著回授返去作為控制器個輸入)喺受控量升到目標穩定值之前、就係噉加埋加埋到個積分項上高,導致理控量猋高、過衝,但實控量受限而冇變。之但係受控量達到並超越目標穩定值之後,雖然誤差經已掉轉頭開始一尐尐噉劘丟啲積埋嘅理控量,但因為之前積得好多所以實控量就冇受影響、受控量就繼續挽升。喺邇個方向嘅理控量捱劘平之後,佢仲會因為誤差都積得好多又俾誤差推動往遞個方向猋,產生新一次過衝。最終要等到佢哋來回拗幾次、波動幾次、誤差同埋理控量逐漸歸零之後,受控量先至達到穩定。

對策[編輯]

反積分飽和(anti-wind-up)嘅措施有:

  • 將控制器積分初始化成所需值,譬如初始化成問題出現之前個值;
  • 令個設定值以適宜嘅坡坽挽高;
  • 禁用積分功能,直至個受控嘅過程變數 (PV)進入唨得控區域;
  • 防止積分項喺預定範圍之上或者之下堆積;
  • 反算積分項嚟捉過程輸出限制喺可行範圍內[3]
  • 誤差過親或者等於零嗰陣清零個積分值佢。噉樣避免個控制器仲係噉試圖驅動個系統並搞到反方向又產生新嘅誤差積分、啲戥擾動引致嘅誤差積分相同嘅誤差積分去。



[編輯]

  1. "Microchip Application Note AN532: Servo Control of a DC Motor" (PDF). Microchip Technology, Inc. 1997. 喺2014-01-07搵到.
  2. M. Tham. "Discretised PID Controllers" (PDF). 原著 (PDF)喺2020-03-28歸檔. 喺2014-01-07搵到.
  3. Cooper, Douglas. "Integral (Reset) Windup, Jacketing Logic and the Velocity PI Form". 喺2014-02-18搵到.