积分饱和与抗饱和

执行器顶到上限时积分项仍在累加导致超调；抗饱和就是在饱和时管住积分项。

积分饱和出现在带积分项的控制器（PI、PID）里。执行器有物理上限，电机力矩、电流都不能无限大。当误差很大，比如设定值突变或关节被外物挡住，控制器要的输出超过上限，实际只能输出上限，误差消得慢，积分项 K_i·∫e dt 却一直累加。等误差反号，积分项要很久才能放掉，于是出现大超调和长时间振荡。常见抗饱和办法：限幅，把积分项钳在上下界内；条件积分，输出饱和时暂停积分；反算法，把饱和前后输出之差乘一个增益反馈给积分器，让它跟着实际输出走。机器人关节的速度环、电流环都要处理这个问题。

例子机械臂关节被人手按住，速度环输出一直顶在力矩上限，积分项不断累加；松手瞬间关节会猛地甩过目标位置。给积分器加上限幅或反算抗饱和后，松手时关节能平稳回到指令轨迹。

也叫

积分饱和、积分器饱和、抗积分饱和、Integrator Windup、Reset Windup

相关

PID 控制、力矩限幅、阶跃响应指标（超调 / 调节时间 / 稳态误差）、串级控制、自抗扰控制

来源

Wikipedia: Integral windup