曾喆昭，陈泽宇

(长沙理工大学电气与信息工程学院，湖南长沙 410114)

1 引言

比例-积分-微分(proportional-integral-differential，PID)控制的精髓就是根据被控对象的实际值与期望值(控制目标)之间的偏差来形成控制策略，只要合理整定PID增益使闭环控制系统稳定就能够实现控制目标，这正是经典PID控制方法获得广泛应用的根本原因[1-4].然而，PID问世近百年来，国内外几代学者都专注于增益的整定方法研究，而忽视了PID控制系统的基础理论研究.事实上，国内外每年发表PID整定方法的论文多达数万篇，主要分为传统整定方法[5-7]和现代整定方法[8-27]两大类.现有整定方法都集中表明:尽管PID控制律不依赖于被控对象模型，然而，PID增益却与被控对象、工况状态或外部扰动等密切相关，表明PID增益鲁棒性差与抗扰动鲁棒性差的突出问题已成为不容争辩的客观事实.确切地说，针对不同的被控对象，PID增益参数千差万别;针对同一个被控对象，即便是已整定好的PID控制器，一旦工况状态发生变化、或模型参数存在时变、或存在外部扰动等情况下，都需要重新整定PID增益.

在深入系统掌握PID控制、自抗扰控制(auto disturbance rejection control，ADRC)和滑模控制(sliding model control，SMC)的基础上，通过比较研究，深刻认识了PID增益鲁棒性差和抗扰动鲁棒性也差的突出问题，萌发了质疑PID控制理论的动机.尽管比例、积分和微分是3个不同属性的物理环节，然而却都与误差有关，因而这3个不同环节之间一定存在内在必然关系.根据该思想观点，作者创造性引入了速度因子zc(量纲……