在PID控制器中，抗饱和机制（也称为积分限幅或积分饱和预防）是一种保护措施，用于防止当系统输出达到其操作范围的极限时，积分项累积过大导致控制量无法及时响应系统的实际需求。这种情况通常发生在控制系统启动时或者设定值发生较大变化时。
抗饱和机制的一种常见实现是限制积分项的增长。一旦检测到输出已经达到其最大或最小值，就停止积分项的累加，直到输出离开饱和区。这可以防止在输出停留在极限值时积分项无限制地增长。
更复杂的控制算法可能包括：
1. 非线性PID: 传统的PID控制器使用线性控制法则，但在某些系统中，可能需要根据误差大小调整PID参数，即非线性PID。
2. 自适应PID: 这种控制器可以根据系统的动态特性自动调整PID参数。
3. 模糊逻辑控制器: 利用模糊逻辑来决定控制规则，它不依赖于精确的数学模型。
4. 模型预测控制 (MPC): MPC使用系统的数学模型来预测未来的输出，并优化控制动作以最小化某个性能指标。
5. 神经网络或深度学习: 这些方法可以利用数据驱动的方式学习最优的控制策略。
下面是一个包含抗饱和机制的简单PID控制器C语言代码示例：
//```c
#define Kp 1.0 // 比例系数
#define Ki 0.5 // 积分系数
#define Kd 0.1 // 微分系数
#define OUTPUT_LIMIT 100.0 // 输出限幅
#define INTEGRAL_LIMIT 1000.0 // 积分项限幅
float setpoint, input, error, Pout, Iout, Dout, last_error, output;
int integral = 0;
bool is_saturated = false; // 标志位，表示是否饱和
void PID_update(float setpoint, float input) {
error = setpoint - input;
Pout = Kp * error;
// 检查饱和情况，如果输出大于等于上限或小于等于下限，则停止积分
if (output >= OUTPUT_LIMIT || output <= -OUTPUT_LIMIT) {
is_saturated = true;
} else {
is_saturated = false;
}
if (!is_saturated) {
integral += Ki * error;
// 限制积分项增长
if (integral > INTEGRAL_LIMIT) {
integral = INTEGRAL_LIMIT;
} else if (integral < -INTEGRAL_LIMIT) {
integral = -INTEGRAL_LIMIT;
}
}
Dout = Kd * (error - last_error);
last_error = error;
output = Pout + Iout + Dout;
// 应用输出限幅
if (output > OUTPUT_LIMIT) {
output = OUTPUT_LIMIT;
} else if (output < -OUTPUT_LIMIT) {
output = -OUTPUT_LIMIT;
}
}
//```
这段代码引入了`OUTPUT_LIMIT`和`INTEGRAL_LIMIT`两个常数来定义输出和积分项的限制。`is_saturated`变量用于标识输出是否处于饱和状态，从而决定是否继续积分。最后，对最终的`output`进行限幅处理，确保其不会超出定义的范围。
作者： 丙丁先生， 来源：面包板社区
链接： https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-3996156.html
版权声明：本文为博主原创，未经本人允许，禁止转载！
EE直播间
更多
-
无线前沿新技术与测试技术峰会-线上直播 直播时间： 12月05日 09:30 -
首场直播发布： Keysight AP5000 系列新型高性价比模拟信号源 直播时间： 12月06日 10:00 -
全面掌握功率表应用及校准 直播时间： 12月10日 10:00 -
提升毫米波信号测试精度 直播时间： 12月18日 14:00
关闭
站长推荐
/2 
/2
文章评论（0条评论）
登录后参与讨论