2自由度PID控制系统中的前置预滤波器

来源：信息与控制杂志2015年第2期北京时间：

作者：刘坤, 朱志强, 王峰, 杜恺, 韩建达

摘要：为了提高前置预滤波器的滤波性能，同时降低前置预滤波器的设计难度，提出了一种应用于搭建2自由度PID（proportional-integral-derivative）控制系统的前置预滤波器设计方法. 首先提出了系统响应信号的分量信号的概念，然后基于最小二乘法，推导出一种改善系统响应输出特性的前置预滤波器的设计方法. 所设计的前置预滤波器具有PID的简单形式，能够方便地应用于搭建2自由度PID控制系统. 所述设计方法的主要优点在于： 无需系统辨识，整个设计过程只需要系统的响应输出信号；所设计出的前置预滤波器能有效减小2自由度PID控制系统在阶跃响应中的震荡，且能使系统的响应速度与给定的参考模型的响应速度一致. 通过针对典型PID控制系统的前置预滤波器的仿真设计，给出了基于响应输出信号前置预滤波器的设计过程. 对所设计的前置预滤波器的滤波效果进行了仿真验证，仿真结果证明了上述优良特性.

关键词：前置预滤波, 2自由度控制, PID控制, 伺服跟踪