积分饱和
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积分饱和(Integral windup或integrator windup[1])是指PID控制器或是其他有积分器的控制器中的现象,是指误差有大幅变化(例如大幅增加),积分器因为误差的大幅增加有很大的累计量,因此造成过冲,而且当误差变为负时,其过冲仍维持一段时间之后才恢复正常的情形。
成因及特性
编辑积分饱和常因为实际系统的限制所造成,实际系统和理想系统不同,有些理想系统中的讯号,在实际系统中会有饱和问题,因此系统的输出会限制在其上限或是下限,例如一个输出为0-5V的系统,输出电压不可能超过5V,也不可能低于0V。
若因为实际系统的限制,控制器的输出无法再影响控制变数,此时即为积分饱和的情形,例如输出为0-5V的系统,理想的输出在5V和6V之间变化,但实际输出均维持在5V,这段控制器的输出无法再影响控制变数,即为积分饱和。需要等理想输出低于5V以下时,实际输出会随理想输出变化,控制器的输出无法再影响控制变数。控制器中若有积分器,其累计输出的变化会随积分时间而不同,若积分时间长时,其变化较慢,因此此现象会很明显。
积分饱和在类比的控制器中问题更大。若配合分散式控制系统或是用可编程逻辑控制器控制,可以限制内部的控制器输出或是积分累计量,或是配合外部的积分重置信号,在理想输出及实际输出不一致时重置积分,即可避免此情 形,在PID控制器中可以用此方式处理来处理欠相。
对策
编辑此问题可以用以下方式处理:
参考资料
编辑- ^ Microchip Application Note AN532: Servo Control of a DC Motor (PDF). Microchip Technology, Inc.: 4. 1997 [2014-01-07]. (原始内容 (PDF)存档于2019-04-04).
- ^ Cooper, Douglas. Integral (Reset) Windup, Jacketing Logic and the Velocity PI Form. [2014-02-18]. (原始内容存档于2013-06-29).
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