基于二阶阶跃响应目标匹配的 IAE 优化 PID 调参

本文提出了 SOSTIAE（Second-Order System Target IAE），一种新的 PID 调参方法，将 IAE 最小化与明确的瞬态响应 shaping 结合，用于实际控制应用。该算法通过匹配闭环响应以目标二阶系统为准，用户可定义 settling time（Ts）和 percent overshoot（PO），同时保持传统的 IAE 性能指标。对一至三阶系统的比较评估表明，SOSTIAE 在超出 MATLAB 专有 pidtune 函数的同时，实现了 47-67% 的 overshoot 降低和最高 26% 的 IAE 性能提升。受限优化框架通过强制非负 PID 增益和稳定性准则，确保物理可实现的控制器，解决了无约束 IAE 方法的已知局限性。结果表明，SOSTIAE 为工程师提供了一种在瞬态规格和实际实现约束至关重要时的系统性替代方案。