穩(wěn)定回路智能分區(qū)PID控制方案研究

陳國(guó)棟+賀文濤

摘 要： 目前工程上普遍采用經(jīng)典PID控制方法對(duì)穩(wěn)定回路進(jìn)行控制。但是，由于非線性因素的存在，實(shí)際產(chǎn)品往往高頻去耦指標(biāo)較差。以某型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，不基于模型的辨識(shí)，在模糊PID的基礎(chǔ)上，提出并設(shè)計(jì)了一種智能分區(qū)PID控制方案。通過(guò)Simulink仿真驗(yàn)證，與傳統(tǒng)PID控制方法相比，智能分區(qū)PID控制方案對(duì)穩(wěn)定回路的動(dòng)態(tài)特性有明顯的改善，對(duì)齒隙等非線性因素有很好的抑制能力。

關(guān)鍵詞： 穩(wěn)定回路； 去耦； 模糊PID控制； 智能分區(qū)PID控制

中圖分類號(hào)： TN911.7?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）13?0143?03

Study on intelligent partitioning PID control scheme for stabilization loop

CHEN Guo?dong， HE Wen?tao

（No. 25 Institute of the Second Research Academy， Beijing 100854， China）

Abstract： Currently， classical PID control appoach is used generally to control the stabilization loop. However， due to the nonlinear factors， the actual products often have poor decoupling index in high frequency. Taking a certain system architecture as the research object in this paper， an intelligent partitioning PID control scheme is proposed and designed according to fuzzy PID control theory. The result of Simulink simulation indicates that， in comparison with the traditional PID control method， the intelligent partitioning PID control scheme can improve the dynamic characteristics of stabilization loop more obviously， and has better ability to inhibit the nonlinear factors.

Keywords： stabilization loop； decoupling； fuzzy?PID control； intelligent partitioning PID control

穩(wěn)定回路的基本功能是消除彈體擾動(dòng)對(duì)導(dǎo)引頭天線耦合的影響。穩(wěn)定回路通過(guò)穩(wěn)定力矩來(lái)抵消載體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的干擾力矩，阻止被穩(wěn)定對(duì)象相對(duì)慣性空間運(yùn)動(dòng)。目前，工程上主要采用經(jīng)典PID控制策略。由于非線性因素（主要是結(jié)構(gòu)非線性）的存在，線性模型與實(shí)際產(chǎn)品有較大差別，所研究的產(chǎn)品高頻（3～5 Hz）去耦指標(biāo)較低，為此，本文以某型典型結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，不基于模型的辨識(shí)，在模糊PID思想基礎(chǔ)上，提出并設(shè)計(jì)了一種較簡(jiǎn)單可行的分段PID控制方法。

1 常規(guī)PID控制

常規(guī)PID控制是目前工業(yè)過(guò)程控制中應(yīng)用最廣泛的一種控制器，原因是其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)節(jié)方便。其中P代表比例，I代表積分，D代表微分，通過(guò)對(duì)三種不同形式控制作用的組合來(lái)消除系統(tǒng)偏差，達(dá)到控制要求。PID控制律為：

[u（t）=KPe（t）+1TI0te（t）dt+TDde（t）dt] （1）

式中：[KP]為比例增益；[TI]為積分時(shí)間常數(shù)；[TD]為微分時(shí)間常數(shù)；[u（t）]為控制量；[e（t）]為偏差。為了能在控制系統(tǒng)中使用計(jì)算機(jī)，PID控制通常采用差分方程來(lái)表示，是離散系統(tǒng)，用求和來(lái)代替積分，用向后差分來(lái)代替微分，可以得到PID位置型控制算式：

[u（t）=KPe（t）+TTIi=0ke（i）+TDe（k）-e（k-1）T] （2）

由式（2）可得PID增量型控制算法為：

[Δu（k）=KP[e（k）-e（k-1）]+KIe（k）+KD[e（k）-2e（k-1）+e（k-2）]] （3）

式中：[KI=KPTTI]為積分系數(shù)，[KD=KPTDT]為微分系數(shù)。

PID控制中的比例控制主要作用是迅速反映誤差，從而減少誤差，但是不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，[KP]增大，會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定；積分控制作用是消除誤差；微分控制的目的是減小超調(diào)量，克服振蕩，使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高，改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。常規(guī)PID控制往往是采取比例、積分和微分三部分控制作用的折衷，難以得到滿意的效果。

2 自整定模糊PID控制

自整定模糊PID控制是一種復(fù)合控制器，以系統(tǒng)誤差[e]和誤差的變化[ec]為輸入語(yǔ)句變量，因此它具有類似于常規(guī)PID控制器的作用。它利用模糊控制方法將工程設(shè)計(jì)人員的調(diào)整經(jīng)驗(yàn)作為知識(shí)存入計(jì)算機(jī)中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，計(jì)算機(jī)能自動(dòng)調(diào)整PID參數(shù)。這種控制器把常規(guī)PID控制與設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)用控制規(guī)則模型化，然后運(yùn)用推理便可對(duì)PID參數(shù)實(shí)現(xiàn)最佳調(diào)整。

該模糊PID控制根據(jù)控制經(jīng)驗(yàn)建立適合的針對(duì)比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)三個(gè)參數(shù)的模糊控制表。即其由常規(guī)PID控制部分與模糊控制器兩部分組成，如圖1所示，以偏差[e]和偏差變化率[ec]作為輸入量，[ΔKP，][ΔKI，][ΔKD]為乘以系數(shù)后的輸出量，[k1，][k2，][k3，][k4，][k5]為比例因子。PID參數(shù)模糊自整定是找出PID三個(gè)參數(shù)[e]和偏差變化率[ec]之間的模糊關(guān)系，在運(yùn)行中通過(guò)不斷檢測(cè)[e]和[ec]，根據(jù)模糊控制原理來(lái)對(duì)3個(gè)參數(shù)進(jìn)行在線修改，以滿足不同[e]和[ec]對(duì)控制參數(shù)的不同要求，從而使被控對(duì)象有良好的動(dòng)、靜態(tài)性能。模糊PID控制器調(diào)整PID參數(shù)的計(jì)算公式如下：

[KP=K′P+ΔKP] （4）

[KI=K′I+ΔKI] （5）

[KD=K′D+ΔKD] （6）

式中：[K′P，][K′I，][K′D]為初始設(shè)定的PID參數(shù)，而[ΔKP，][ΔKI，][ΔKD]為模糊控制器的3個(gè)輸出量乘以比例因子后得到的變量，即[ΔKP=ΔkP?k3，][ΔKI=ΔkI?k4，][ΔKD=ΔkD?k5。]

圖1 模糊PID控制結(jié)構(gòu)框圖

3 智能分區(qū)PID控制器的設(shè)計(jì)

自整定模糊PID控制可以取得很好的控制效果，但其缺點(diǎn)是計(jì)算量較大，計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，其算法不利于彈上計(jì)算機(jī)完成。本文根據(jù)自整定模糊PID控制的思想，結(jié)合目前工程上使用的常規(guī)PID控制，提出了智能分區(qū)PID控制算法。

控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)如圖2所示。

（1）[a1b1]階段，當(dāng)系統(tǒng)輸出與希望值相差較大時(shí)，[KP]可以適當(dāng)增強(qiáng)，而當(dāng)系統(tǒng)上升輸出接近希望值時(shí)，[KP]要適當(dāng)降低，同時(shí)可適當(dāng)引入微分控制。

圖2 控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)

（2）[b1c1]階段，[e<0，e<0]，即[e]向增大的方向變化，此時(shí)需要降低超調(diào)，使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差減小，適當(dāng)引入微分或積分作用。

（3）[c1d1]階段，[e<0，e>0]，即[e]向減小的方向變化，此時(shí)系統(tǒng)輸出趨向于希望值，積分作用需要減弱。

（4）[d1a2]階段，[e>0，e>0]，即[e]向增大的方向變化，需要加強(qiáng)積分和適當(dāng)引入微分。

本文根據(jù)誤差[e]的大小，對(duì)控制器的參數(shù)進(jìn)行分段處理。當(dāng)[e]較大時(shí)，為了使系統(tǒng)快速響應(yīng)，具有較小的調(diào)節(jié)時(shí)間，應(yīng)取較大的比例系數(shù)和較小的積分系數(shù)，而微分系數(shù)應(yīng)該適當(dāng)；當(dāng)[e]為中等大小時(shí)，為了使系統(tǒng)響應(yīng)的超調(diào)量減少，應(yīng)取較小的比例系數(shù)和微分系數(shù)；當(dāng)[e]較小時(shí)，為了使系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)態(tài)性能，應(yīng)取較小的比例系數(shù)和較大的積分系數(shù)；當(dāng)[e]很小時(shí)，比例系數(shù)的取值也應(yīng)最小，而微分系數(shù)最大，其主要目的是增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。

根據(jù)以上規(guī)則將[e]分為四段，相應(yīng)的系數(shù)取值參見(jiàn)表1。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

4.1 試驗(yàn)方案

本章根據(jù)前述的控制策略，通過(guò)Simulink仿真進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。整個(gè)穩(wěn)定回路控制系統(tǒng)的組成線路如圖3所示。

其中，分段PID控制器由S函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了便于分析，這里選取齒隙作為典型非線性環(huán)節(jié)。齒隙的大小為1度。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果

輸入幅值為2 V，頻率為0.5 Hz的方波信號(hào)時(shí)，常規(guī)PID控制的仿真結(jié)果與分段型PID控制的仿真結(jié)果分別如圖4，圖5所示。

圖3 穩(wěn)定回路分段PID控制模型

圖4 常規(guī)PID控制（一）

圖5 分段PID控制（一）

由圖4，圖5可知，與常規(guī)PID控制相比，分段型PID控制使超調(diào)量從60%下降到了20%，較好地抑制了非線性，高頻噪聲及其他干擾因素。

輸入幅值為1 V，頻率為0.5 Hz的正弦信號(hào)時(shí)，常規(guī)PID控制的仿真結(jié)果與分段型PID控制的仿真結(jié)果分別如圖6，圖7所示。

由仿真結(jié)果可知，輸入幅值為1 V，頻率為0.5 Hz的正弦信號(hào)時(shí)，分段PID控制可以很好地抑制非線性因素的影響，輸出信號(hào)可以很好地跟蹤輸入信號(hào)。

5 結(jié) 語(yǔ)

上述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)典PID控制在抑制非線性等方面有著明顯的不足；而分段PID控制響應(yīng)速度快，超調(diào)量小，對(duì)非線性因素有較好的抑制效果。與經(jīng)典PID控制相比，分段PID控制的優(yōu)越性顯著，同時(shí)具有較強(qiáng)的可行性，這為今后的型號(hào)研制提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。

圖6 常規(guī)PID控制（二）

圖7 分段PID控制（二）

參考文獻(xiàn)

[1] 王海金.基于模糊PID的雷達(dá)導(dǎo)引頭控制系統(tǒng)研究[D].北京：中國(guó)航天二院，2007.

[2] 陶永華.新型PID控制及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

[3] 趙桂軍，吳曄，成志鋒，等.導(dǎo)引頭伺服系統(tǒng)去耦系數(shù)的自動(dòng)化測(cè)試方法[J].制導(dǎo)與引信，2009，30（3）：11?12.

[4] 趙爽，鄧先榮.基于模糊自整定PID控制方法的雷達(dá)伺服系統(tǒng)[J].現(xiàn)代雷達(dá)，2012，34（3）：33?36.

[5] 賀文濤，史守峽.位標(biāo)器自抗擾控制技術(shù)應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代防御技術(shù)，2012，40（6）：45?47.

[6] 石辛民，郝整清.模糊控制及其Matlab仿真[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[7] 趙海波.雙電機(jī)同步聯(lián)動(dòng)伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析[D].南京：南京理工大學(xué)，2006.

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[9] 黃志強(qiáng).基于CCD攝像頭智能車分段PID控制算法設(shè)計(jì)[D].北京：北京理工大學(xué)，2011.

[10] 周理孟.永磁伺服系統(tǒng)智能PID控制方法研究[D].杭州：杭州電子科技大學(xué)，2009.

[KP=K′P+ΔKP] （4）

[KI=K′I+ΔKI] （5）

[KD=K′D+ΔKD] （6）

式中：[K′P，][K′I，][K′D]為初始設(shè)定的PID參數(shù)，而[ΔKP，][ΔKI，][ΔKD]為模糊控制器的3個(gè)輸出量乘以比例因子后得到的變量，即[ΔKP=ΔkP?k3，][ΔKI=ΔkI?k4，][ΔKD=ΔkD?k5。]

圖1 模糊PID控制結(jié)構(gòu)框圖

3 智能分區(qū)PID控制器的設(shè)計(jì)

自整定模糊PID控制可以取得很好的控制效果，但其缺點(diǎn)是計(jì)算量較大，計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，其算法不利于彈上計(jì)算機(jī)完成。本文根據(jù)自整定模糊PID控制的思想，結(jié)合目前工程上使用的常規(guī)PID控制，提出了智能分區(qū)PID控制算法。

控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)如圖2所示。

（1）[a1b1]階段，當(dāng)系統(tǒng)輸出與希望值相差較大時(shí)，[KP]可以適當(dāng)增強(qiáng)，而當(dāng)系統(tǒng)上升輸出接近希望值時(shí)，[KP]要適當(dāng)降低，同時(shí)可適當(dāng)引入微分控制。

圖2 控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)

（2）[b1c1]階段，[e<0，e<0]，即[e]向增大的方向變化，此時(shí)需要降低超調(diào)，使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差減小，適當(dāng)引入微分或積分作用。

（3）[c1d1]階段，[e<0，e>0]，即[e]向減小的方向變化，此時(shí)系統(tǒng)輸出趨向于希望值，積分作用需要減弱。

（4）[d1a2]階段，[e>0，e>0]，即[e]向增大的方向變化，需要加強(qiáng)積分和適當(dāng)引入微分。

本文根據(jù)誤差[e]的大小，對(duì)控制器的參數(shù)進(jìn)行分段處理。當(dāng)[e]較大時(shí)，為了使系統(tǒng)快速響應(yīng)，具有較小的調(diào)節(jié)時(shí)間，應(yīng)取較大的比例系數(shù)和較小的積分系數(shù)，而微分系數(shù)應(yīng)該適當(dāng)；當(dāng)[e]為中等大小時(shí)，為了使系統(tǒng)響應(yīng)的超調(diào)量減少，應(yīng)取較小的比例系數(shù)和微分系數(shù)；當(dāng)[e]較小時(shí)，為了使系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)態(tài)性能，應(yīng)取較小的比例系數(shù)和較大的積分系數(shù)；當(dāng)[e]很小時(shí)，比例系數(shù)的取值也應(yīng)最小，而微分系數(shù)最大，其主要目的是增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。

根據(jù)以上規(guī)則將[e]分為四段，相應(yīng)的系數(shù)取值參見(jiàn)表1。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

4.1 試驗(yàn)方案

本章根據(jù)前述的控制策略，通過(guò)Simulink仿真進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。整個(gè)穩(wěn)定回路控制系統(tǒng)的組成線路如圖3所示。

其中，分段PID控制器由S函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了便于分析，這里選取齒隙作為典型非線性環(huán)節(jié)。齒隙的大小為1度。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果

輸入幅值為2 V，頻率為0.5 Hz的方波信號(hào)時(shí)，常規(guī)PID控制的仿真結(jié)果與分段型PID控制的仿真結(jié)果分別如圖4，圖5所示。

圖3 穩(wěn)定回路分段PID控制模型

圖4 常規(guī)PID控制（一）

圖5 分段PID控制（一）

由圖4，圖5可知，與常規(guī)PID控制相比，分段型PID控制使超調(diào)量從60%下降到了20%，較好地抑制了非線性，高頻噪聲及其他干擾因素。

輸入幅值為1 V，頻率為0.5 Hz的正弦信號(hào)時(shí)，常規(guī)PID控制的仿真結(jié)果與分段型PID控制的仿真結(jié)果分別如圖6，圖7所示。

由仿真結(jié)果可知，輸入幅值為1 V，頻率為0.5 Hz的正弦信號(hào)時(shí)，分段PID控制可以很好地抑制非線性因素的影響，輸出信號(hào)可以很好地跟蹤輸入信號(hào)。

5 結(jié) 語(yǔ)

上述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)典PID控制在抑制非線性等方面有著明顯的不足；而分段PID控制響應(yīng)速度快，超調(diào)量小，對(duì)非線性因素有較好的抑制效果。與經(jīng)典PID控制相比，分段PID控制的優(yōu)越性顯著，同時(shí)具有較強(qiáng)的可行性，這為今后的型號(hào)研制提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。

圖6 常規(guī)PID控制（二）

圖7 分段PID控制（二）

參考文獻(xiàn)

[1] 王海金.基于模糊PID的雷達(dá)導(dǎo)引頭控制系統(tǒng)研究[D].北京：中國(guó)航天二院，2007.

[2] 陶永華.新型PID控制及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

[3] 趙桂軍，吳曄，成志鋒，等.導(dǎo)引頭伺服系統(tǒng)去耦系數(shù)的自動(dòng)化測(cè)試方法[J].制導(dǎo)與引信，2009，30（3）：11?12.

[4] 趙爽，鄧先榮.基于模糊自整定PID控制方法的雷達(dá)伺服系統(tǒng)[J].現(xiàn)代雷達(dá)，2012，34（3）：33?36.

[5] 賀文濤，史守峽.位標(biāo)器自抗擾控制技術(shù)應(yīng)用研究[J].現(xiàn)代防御技術(shù)，2012，40（6）：45?47.

[6] 石辛民，郝整清.模糊控制及其Matlab仿真[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[7] 趙海波.雙電機(jī)同步聯(lián)動(dòng)伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與分析[D].南京：南京理工大學(xué)，2006.

[8] 盧澤生，張強(qiáng).高精度伺服系統(tǒng)的模糊PID雙模控制[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，33（3）：315?318.

[9] 黃志強(qiáng).基于CCD攝像頭智能車分段PID控制算法設(shè)計(jì)[D].北京：北京理工大學(xué)，2011.

[10] 周理孟.永磁伺服系統(tǒng)智能PID控制方法研究[D].杭州：杭州電子科技大學(xué)，2009.

[KP=K′P+ΔKP] （4）

[KI=K′I+ΔKI] （5）

[KD=K′D+ΔKD] （6）

式中：[K′P，][K′I，][K′D]為初始設(shè)定的PID參數(shù)，而[ΔKP，][ΔKI，][ΔKD]為模糊控制器的3個(gè)輸出量乘以比例因子后得到的變量，即[ΔKP=ΔkP?k3，][ΔKI=ΔkI?k4，][ΔKD=ΔkD?k5。]

圖1 模糊PID控制結(jié)構(gòu)框圖

3 智能分區(qū)PID控制器的設(shè)計(jì)

自整定模糊PID控制可以取得很好的控制效果，但其缺點(diǎn)是計(jì)算量較大，計(jì)算過(guò)程復(fù)雜，其算法不利于彈上計(jì)算機(jī)完成。本文根據(jù)自整定模糊PID控制的思想，結(jié)合目前工程上使用的常規(guī)PID控制，提出了智能分區(qū)PID控制算法。

控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)如圖2所示。

（1）[a1b1]階段，當(dāng)系統(tǒng)輸出與希望值相差較大時(shí)，[KP]可以適當(dāng)增強(qiáng)，而當(dāng)系統(tǒng)上升輸出接近希望值時(shí)，[KP]要適當(dāng)降低，同時(shí)可適當(dāng)引入微分控制。

圖2 控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)

（2）[b1c1]階段，[e<0，e<0]，即[e]向增大的方向變化，此時(shí)需要降低超調(diào)，使系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差減小，適當(dāng)引入微分或積分作用。

（3）[c1d1]階段，[e<0，e>0]，即[e]向減小的方向變化，此時(shí)系統(tǒng)輸出趨向于希望值，積分作用需要減弱。

（4）[d1a2]階段，[e>0，e>0]，即[e]向增大的方向變化，需要加強(qiáng)積分和適當(dāng)引入微分。

本文根據(jù)誤差[e]的大小，對(duì)控制器的參數(shù)進(jìn)行分段處理。當(dāng)[e]較大時(shí)，為了使系統(tǒng)快速響應(yīng)，具有較小的調(diào)節(jié)時(shí)間，應(yīng)取較大的比例系數(shù)和較小的積分系數(shù)，而微分系數(shù)應(yīng)該適當(dāng)；當(dāng)[e]為中等大小時(shí)，為了使系統(tǒng)響應(yīng)的超調(diào)量減少，應(yīng)取較小的比例系數(shù)和微分系數(shù)；當(dāng)[e]較小時(shí)，為了使系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)態(tài)性能，應(yīng)取較小的比例系數(shù)和較大的積分系數(shù)；當(dāng)[e]很小時(shí)，比例系數(shù)的取值也應(yīng)最小，而微分系數(shù)最大，其主要目的是增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。

根據(jù)以上規(guī)則將[e]分為四段，相應(yīng)的系數(shù)取值參見(jiàn)表1。

4 試驗(yàn)驗(yàn)證

4.1 試驗(yàn)方案

本章根據(jù)前述的控制策略，通過(guò)Simulink仿真進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。整個(gè)穩(wěn)定回路控制系統(tǒng)的組成線路如圖3所示。

其中，分段PID控制器由S函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了便于分析，這里選取齒隙作為典型非線性環(huán)節(jié)。齒隙的大小為1度。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果

輸入幅值為2 V，頻率為0.5 Hz的方波信號(hào)時(shí)，常規(guī)PID控制的仿真結(jié)果與分段型PID控制的仿真結(jié)果分別如圖4，圖5所示。

圖3 穩(wěn)定回路分段PID控制模型

圖4 常規(guī)PID控制（一）

圖5 分段PID控制（一）

由圖4，圖5可知，與常規(guī)PID控制相比，分段型PID控制使超調(diào)量從60%下降到了20%，較好地抑制了非線性，高頻噪聲及其他干擾因素。

輸入幅值為1 V，頻率為0.5 Hz的正弦信號(hào)時(shí)，常規(guī)PID控制的仿真結(jié)果與分段型PID控制的仿真結(jié)果分別如圖6，圖7所示。

由仿真結(jié)果可知，輸入幅值為1 V，頻率為0.5 Hz的正弦信號(hào)時(shí)，分段PID控制可以很好地抑制非線性因素的影響，輸出信號(hào)可以很好地跟蹤輸入信號(hào)。

5 結(jié) 語(yǔ)

上述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)典PID控制在抑制非線性等方面有著明顯的不足；而分段PID控制響應(yīng)速度快，超調(diào)量小，對(duì)非線性因素有較好的抑制效果。與經(jīng)典PID控制相比，分段PID控制的優(yōu)越性顯著，同時(shí)具有較強(qiáng)的可行性，這為今后的型號(hào)研制提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。

圖6 常規(guī)PID控制（二）

圖7 分段PID控制（二）

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