Design and implementation of high-order PID for second-order processes with time delay

Abstract

In this study, a state-space pole placement approach is first proposed to design high-order PID controllers for high-order processes. The method makes use of a single parameter to determine the locations of closed-loop poles; thus, a high-order PID controller can be tuned with this parameter. To implement the high-order PID controller in practice, an observer-based PID structure is proposed. The structure utilizes a model-free observer to estimate the plant output and its derivatives, thus retaining the high-order PID structure but can filter the measurement noise and make the high-order derivatives of the plant output available for control. The proposed method is applied to design high-order PID controllers for second-order processes with time delay. Simulation results show that high-order PID can indeed improve the performance of conventional PID controllers for second-order processes with time delay in disturbance rejection and robustness.

Уменьшение Влияния Помех Измерительного Канала На Замкнутую Систему Регулирования

“…Постановка задачи. Сегодня появилось много решений по улучшению динамики регулирования за счет введения в структуру регулирования ПИД-регулятора элементов ускоренного реагирования на изменения разности между выходным сигналом от измерительного преобразователя и сигналом задания [2][3][4][5][6]. Здесь проявился недостаток классического ПИД-регулирования: сложность обеспечения быстродействия при наличии высокого уровня шумов в измерительном канале [7].…”

“…Сначала путем минимизации интегрального критерия I 3 осуществлялась настройка ПИД-регулятора. Затем путем минимизации дисперсии на стационарном участке переходного процесса находились постоянная фильтра и коэффициент a уравнения(5). Для нахождения скорости использовался реальный фильтр высокой частоты.…”

Integrated Design and Control of a Sustainable Stormwater Treatment System

“…There are a wide variety of strategies for the design and development of the PID. An interesting work is [27], where the design and implementation of a PID control for a second-order plant is carried out. Most of the variables measured in an industrial process (pressure, temperature, flow, voltage or current in a motor, and pH, among others) are second-order systems.…”