PI调节器的抗积分饱和是什么意思

PI调节器的积分项告耐是对误差值的累积，当误差值长时间存在时会使的PI的调袜盯春节器的输出一直累积到超过最大输出值，即PI调节器饱和。抗积分饱和就是说到PI调节器达到最大值输则袭出时，使积分项不到累加。

PI控制器是工程上应用最广泛的控制方法，汽车控制也不例外，定速巡航、发电机转速控制等很多功能都需要使用PI控制器。铅迹今天聊一聊汽车软件开发过程中PI控制器抗积分饱和的使用心得。

PI控制器

PI控制器由比例调节和积分调节两部分组成。比例调节主要是根据偏差的大小成比例的调节输出，积分调节主要根据偏差进行积分累计来调节输出，直至消除稳态误差。PI控制器的表达式为：

u(t) = Kp*e(t) + Ki*∫e(t) dt

基于上述表达式，再考虑输出的限制(加一个饱和模块)，PI控制器的Simulink模型可表示为下图所示：

直流电机模型

为了试一下PI控制器效果，我们还需要一个被控对象模型，这里选择一个12V直流电机作为被控对象。直流电机的数学表达式为：

U=I*R+Ke*φ*w+L*dI/dt

Te=Kt*φ*I

Te-TL=J*dw/dt+B*w

基于上述表达式，直流电机的Simulink模型可表示为下图所示：

控制仿真结果

所以，把以上的控制器模型和直流电机模型组合起来，一个通过PI控制器控制电机转速的仿真模型可表示如下(PI控制器的饱和模块设置为0~12)：

电机参数和PI控制器败乎参数设置如下：

以上设置后，给定一个变化的电机目标转速，结果如下：

可以看出，第二次、第三次目标转速跟随不太理想，消除偏差的时间太长。什么原因呢？对比下比例和积分的控制输出如下：

可以看出，在第二次跟随控制前期(4~4.2s)，比例和积分控制输出都急剧增大，努力提高电机电压来达到提速的目的，在跟随控制后期(4.2s以后)，电机察激悉转速超过目标转速以后，比例控制输出可以迅速下降，但积分控制输出只能逐渐减小，导致消除稳态静差需要很长时间。

抗积分饱和PI控制器的控制仿真结果

我们在上面的PI控制器基础上增加抗饱和算法：当比例控制和积分控制输出超出约束的合理范围时(被控电机电压为0~12V，所以PI输出限制在0~12)，主动停止积分计算，防止积分过大。具体如下图：

仿真结果如下：

可以看出，积分控制输出被限制在一个较低的数量级，当电机的转速超过目标转速以后，积分控制输出可以较快的减小，使得系统达到稳定的时间大大缩短

PI控制的意思是指根据给定值与实际输出值构成的控制偏差，将偏差的比例和积分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。

PI控制器各校正环节的凳陵作用如下：

1．比例环节。即时成比例的反映控制系统的偏差信号，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减少偏差。通常随着值的加大，闭环系统的超调量加大。

2．积分环节。主要用于消除静差，提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分常数，积分常数越大，积分作用越弱，反之越强。

扩展资料：

PI内部是没有物理量转换过程的，它仅仅是一个“有差就调”的原理，这也是为什么需要反馈的原因。

PI只是在不停的调制它的输出，它只需要给出一个比例值就行，并不需要给出真实的我们到底需要多大的电压，真实的电压到底等于多少是由逆变器灶粗桥上加的母线电压Udc和PI给的比例值经过ipark，隐猛svpwm运算后给出的两个基准电压和零矢量电压作用的时间来决定。

参考资料：pi控制器-百度百科

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