低阶被控过程含延迟的饱和最优PID控制器设计方法

来源：信息与控制杂志2015年第1期北京时间：

作者：李先宏, 于海斌, 曾鹏, 苑明哲, 孙兰香

摘要：实际控制器的输出信号是有界信号，即控制器输出饱和问题．针对控制器输出饱和问题，本文提出了低阶被控过程含延迟的一种饱和最优PID控制器设计方法．将控制误差及1阶、2阶、3阶微分项，及它们的混合项作为优化性能指标，建立了含有状态约束、稳定性及代数约束的非线性最优控制问题．应用共同李亚普诺夫函数定理与李亚普诺夫定理，约束最优控制问题被转化为非线性约束最优化问题，通过求解相应的非线性约束最优化问题，可获得饱和最优PID控制器参数．仿真结果表明了设计方法的可行性和有效性．

关键词：控制器输出饱和问题, 饱和最优PID（proportional integral derivative）控制器, 约束最优控制问题, 非线性约束最优化问题