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1傳統PID算法在船載衛星通信系統中的應用

數字式PID算法有兩種類型，分別為增量型PID算法和位置型PID算法。在本系統中采用的是位置型PID算法。入口參數為角度誤差量，即系統運行時理論角度值與碼盤反饋的角度差值送給e(k)。傳統PID算法雖然原理比較簡單，控制較為靈活，但在實際的應用中還是存在一些問題的。如在系統啟動時，短時間內有很大的偏差，會引起積分飽和，造成較大的超調；而微分環節的引入會使系統對于干擾變得特別敏感，造成系統的不穩定。下面針對這些問題提出幾種改進方法。

2PID算法中積分項的改進

在PID函數實際應用過程中，為了克服積分飽和現象，通常可以采用積分分離、積分限幅和不完全積分的克服方法。積分分離的實現方法是在偏差值不大時對積分項累加，而在偏差值較大時不對該值累加，這樣可以防止偏差大時過大的PID輸出控制量，避免了積分飽和現象[6]。積分限幅的基本方法是當積分項累計到某個較大的值時，不再繼續對積分值進行累加，保持該積分值不變，下一次的積分值取上一次的積分值，直至出現符號相反的入口值時才繼續對積分項進行累加[7]。由此可見，采用不完全積分方法后，積分環節的輸出量在第一個周期會迅速的增大，但此后其增長速度不斷減慢，最后會趨向一個有限值，然而完全積分是趨向無窮大的。因此完全積分容易出現積分飽和現象，從而導致其特性變差[8]。

3PID算法中微分項的改進

微分項的引入會導致系統對干擾擾動特別敏感。原因在于當e(k)為階躍函數時，微分項的輸出僅在一開始起作用，對于時間控制比較長的情況，它的超前控制作用會變得很小[9]。在此提出的改進方法就是采用不完全微分的方法。由此可見，采用不完全微分方法之后，微分環節的輸出量在第一個采樣周期內的脈沖高度會降低，然后按(0)dkau的規律逐漸衰減。因此不完全微分能有效克服傳統PID算法對擾動敏感的不足，從而具有較為理想的控制特性[10]。綜上所述，具有不完全微分、不完全積分的PID控制器如圖4所示。

4結論

將不完全積分、不完全微分的PID算法應用到實際的船載衛星通信系統中，當電機正轉和反轉時分別測量出具體數據。以實測出的數據做為輸入量，將控制量u(k)和誤差e(k)用Origin軟件進行繪圖，得到下面的圖形[11]。從圖5和圖6可以看出，運用PID算法控制的電機在經過一開始短暫的閉環控制后，控制量保持平穩，誤差幾乎為0，達到了我們的要求[12]。

5結束語

本文探討了PID算法在船載衛星通信系統中的應用，并提出了積分限幅、積分分離、不完全積分和不完全微分的改進方法，避免了系統啟動時因不穩定而引起的積分飽和問題，具有較大的抗干擾性，從而使電機更加穩定的運轉。[13]通過編制計算機程序，將實測數據作為程序輸入量，并用Origin軟件進行繪圖，最后進行相關的分析、討論。結果表明該算法運行穩定，效果明顯[14]。

作者：萬冰 單位：南京郵電大學 通信與信息工程學院