简述五种PID积分抗饱和（ANTI-Windup）方法

PID控制是应用最广泛的控制结构，但是如果仅仅使用最简单的PID，大概率是不合格的。

PID控制中积分项的作用是抵抗常值‘’力‘’的干扰，保证系统的稳态精度，但是积分项很容易陷入饱和，导致系统超调与迟钝（注1），下面简述几种积分抗饱和的方法。

1 积分遇限消弱法(clamping)

基本思想：当执行器处于饱和、且误差信号与控制信号同方向（同号）时，积分器停止更新（其值保持不变），除此之外，积分器正常工作。即，在饱和情况下，只进行有助于削弱饱和程度的积分运算。

2 积分分离

基本思想：在系统误差较大时，取消积分环节；当误差较小时，引入积分环节。这样既不影响控制器的动态性能，又可以提高控制器的稳态精度

其中系数α的函数也可以分成三段。或者设置为某种函数，误差大时积分系数小，误差小时积分系数大，这就是变速积分的思想，由此可见，积分分离是一种简化的变速积分方法。

3 反馈抑制抗饱和（back-calculation）

基本思想：当饱和时，对积分项加入负反馈，使其尽快退出饱和。

其中Kb设置的范围为0.3~3*Ki/Kp，默认的为Ki/Kp即可（注3）。

4 反馈抑制抗饱和的一种改进

传统的反馈抑制对系数比较敏感，如下图

基本思想：饱和程度的不同来调节反馈系数 ，饱和程度越深，反馈系数越大。

5 反馈抑制抗饱和的另一种方法

（注5）

其中Ki至1/s之间的sum两端都该是应+，作者的一个笔误

不同的控制系统适应不同的抗饱和方式，如果不清楚应该用哪一种，那么就用第三种，参数设置为Ki/Kp，就能获得不错的效果。

注意一种严重的错误：直接对积分的输出限幅，这样积分依然继续，并没有停止。

注1：积分饱和现象 https://zhuanlan.zhihu.com/p/37822077

注2：simulink中PID的help

注3：《电机传动系统控制》

注4：埃斯顿发明专利

注5 ：基于滑模变结构方法的永磁同步电机控制问题研究及应用_齐亮

欢迎指正讨论，转载请注明，认同请点赞。

为什么那么多人都是只收藏不点赞不评论啊(表情捂脸哭)！

麻烦大家给我一个反馈。