技術(shù)特征：

1.一種具有指定精度的PID控制系統(tǒng)穩(wěn)定裕度的配置方法，其特征包括以下步驟：

S1，建立被控對(duì)象的頻率特性模型和PID控制器的頻率特性模型；

S2，根據(jù)指定的穿越頻率ω_x和幅值裕度A_m要求，計(jì)算PID控制器的比例增益；

S3，基于尋優(yōu)算法，搜索滿足指定相角裕度Φ_m的截止頻率ω_c；

S4，計(jì)算PID的積分增益K_i和微分增益K_d。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有指定精度的PID控制系統(tǒng)穩(wěn)定裕度度配置方法，其特征在于：被控對(duì)象的頻率特性G_p(jω)為：

G_p(jω)＝u(ω)+jv(ω) (1)

式(1)中，j為虛數(shù)符號(hào)，ω為頻率，u(ω)為被控對(duì)象的頻率特性的實(shí)部，v(ω)為被控對(duì)象的頻率特性的虛部；

PID控制器的頻率特性模型為：

G_c(jω)＝K_p+X(ω)j (2)

其中，為PID控制器的頻率特性的虛部，K_p、K_i和K_d分別表示為PID控制器的比例增益、積分增益和微分增益。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有指定精度的PID控制系統(tǒng)穩(wěn)定裕度配置方法，其特征在于：

指定的穿越頻率為ω_x，則滿足指定幅值裕度A_m的比例增益通過公式(3)計(jì)算：

$K_p=\frac{-u\left({\mathrm{\ω}}_x\right)}{A_m\[u^2\left({\mathrm{\ω}}_x\right)+v^2\left({\mathrm{\ω}}_x\right)\]}---\left(3\right)$

u(ω_x)為ω＝ω_x時(shí)被控對(duì)象頻率特性的實(shí)部，v(ω_x)為ω＝ω_x時(shí)被控對(duì)象頻率特性的虛部。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有指定精度的PID控制系統(tǒng)穩(wěn)定裕度配置方法，其特征在于：

步驟S3中，指定的相角裕度為Φ_m滿足非線性方程(4)：

其中X(ω_c)的計(jì)算公式為式(5)：

$X\left({\mathrm{\ω}}_c\right)=-\sqrt{\frac{1}{u^2\left({\mathrm{\ω}}_c\right)+v^2\left({\mathrm{\ω}}_c\right)}-K_p^2}---\left(5\right)$

設(shè)置求解精度ε，通過尋優(yōu)算法，搜索滿足求解精度ε的截止頻率ω_c。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有指定精度的PID控制系統(tǒng)穩(wěn)定裕度配置方法，其特征在于：

采用二分法搜索滿足求解精度ε的截止頻率ω_c，包括以下步驟：

S001:設(shè)置搜索區(qū)間[ω_L ω_R]，取區(qū)間中點(diǎn)為ω_c＝0.5(ω_L+ω_R)；

S002:將ω_c代入到非線性方程(4)，計(jì)算非線性方程(4)右邊的值；

S003:判斷非線性方程(4)左邊的值與右邊的值之差的絕對(duì)值是否小于預(yù)設(shè)精度ε；如果小于預(yù)設(shè)精度ε，基于所得ω_c，則轉(zhuǎn)向步驟S4；否則執(zhí)行S004；

S004:如果非線性方程(4)右邊值小于左邊值，取ω_L＝ω_c；反之，ω_R＝ω_c；返回S001。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有指定精度的PID控制系統(tǒng)穩(wěn)定裕度配置方法，其特征在于：步驟S4所述PID控制器的積分增益K_i和微分增益K_d基于式(6)計(jì)算：

$\left\{\begin{array}{c}{K}_i=\mathrm{\λ}\[X\left({\mathrm{\ω}}_x\right){\mathrm{\ω}}_c-X\left({\mathrm{\ω}}_c\right){\mathrm{\ω}}_x\]\\ K_d=\mathrm{\λ}\[\frac{X\left({\mathrm{\ω}}_x\right)}{{\mathrm{\ω}}_c}-\frac{X\left({\mathrm{\ω}}_c\right)}{{\mathrm{\ω}}_x}\]\end{array}\right.---\left(6\right)$

其中，