具有相位裕度和穿越频率约束的 IAE 优化 PID 调参
系统与控制
2025-06-16 v2 系统与控制
摘要
本文提出了 PMwc-Tune，一种新颖的 PID 调参方法，通过受约束非线性规划将频域鲁棒性约束与时域性能优化独特地结合在一起。其核心贡献是一个统一的公式化表述，在最小化闭环响应的积分绝对误差（IAE）的同时，强制执行相位裕度和穿越频率要求（通过非线性等式约束）。该算法采用序列二次规划（SQP）来求解此约束优化问题，在优化瞬态性能的同时，保证在数值容差范围内达到设计指标要求。在基准系统上的数值验证表明，该方法精确收敛于设计目标（相位裕度和穿越频率误差 <1%），且与 MATLAB 的 pidtune 相比，IAE 降低了 4.6%。开源实现既提供了方法论的透明度，又提供了实际的设计灵活性，使得 PID 控制器能够严格平衡频域鲁棒性和时域性能。
引用
@article{arxiv.2506.00923,
title = {IAE Optimized PID Tuning with Phase Margin and Crossover Frequency Constraints},
author = {Senol Gulgonul},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.00923},
year = {2025}
}
备注
2 figures, 1 table