线性时滞系统的PID控制器稳定参数集算法

针对线性时滞系统提出了一种确定PID控制器稳定参数集算法.通过计算比例增益kp的稳定范围,遍历该范围内的每个kp值,确定微分增益kd和积分增益ki在二维平面内的稳定域,得到了完整的PID控制器稳定参数集.该方法为时滞系统的PID控制器设计和调节提供了基础.     

基于参数稳定空间的PID控制器设计

一阶加纯延时模型难以精确描述被控对象,因此传统的PID控制器不能取得满意的控制效果。基于精确的高阶模型提出了一种最优PID控制器的设计方法。利用广义Hermite-Biehler定理获得使闭环系统稳定的PID控制器集合。在该PID控制器集合中,运用遗传算法寻找基于ITAE指标最优的PID控制器参数。利用广义Kharitonov定理及Monte-Carlo随机试验方法对PID控制器鲁棒性和性能鲁棒性进行评价。仿真结果表明:该文算法对高阶对象具有良好的控制性能,对模型的不确定因素具有较好的适应性和鲁棒性。从而证实了该文算法的有效性,可以应用于高阶系统的控制。     

一类基于PID控制的新型模糊控制方法

研究了一类基于模糊规则的变参数 PID控制方法 .对于模型未知对象 ,常规 PID控制器参数的调节一般要基于一些语言信息的经验知识 ,这对 PID参数的调节带来一定的困难 .模糊控制在处理语言信息方面具有一定的优势 ,因此将模糊控制和 PID控制方法相结合组成一种复合控制器的设计是可行的 .采用 TS模糊模型 ,给出了一类给予模糊规则的变参数 PID控制器的设计 .这种控制方法兼备模糊控制与 PID控制优点 ,具有广泛的应用价值     

Fuzzy Self-adaptive Proportional Integration Differential Control for Attitude Stabilization of Quadrotor UAV

The technology of attitude control for quadrotor unmanned aerial vehicles(UAVs) is one of the most important UAVs' research areas.In order to achieve a satisfactory operation in quadrotor UAVs having proportional integration differential(PID) controllers,it is necessary to appropriately adjust the controller coefficients which are dependent on dynamic parameters of the quadrotor UAV and any changes in parameters and conditions could affect desired performance of the controller.In this paper,combining with PID control and fuzzy logic control,a kind of fuzzy self-adaptive PID control algorithm for attitude stabilization of the quadrotor UAV was put forward.Firstly,the nonlinear model of six degrees of freedom(6-DOF) for quadrotor UAV is established.Secondly,for obtaining the attitude of quadrotor,attitude data fusion using complementary filtering is applied to improving the measurement accuracy and dynamic performance.Finally,the attitude stabilization control simulation model of the quadrotor UAV is build,and the self-adaptive fuzzy parameter tuning rules for PID attitude controller are given,so as to realize the online self-tuning of the controller parameters.Simulation results show that comparing with the conventional PID controller,this attitude control algorithm of fuzzy self-adaptive PID has a better dynamic response performance.     

线性时滞系统的P和PI控制器稳定参数集算法

针对任意阶线性时滞系统,提出了一种确定比例(P)控制器稳定参数集的解析算法.该算法基于Nyquist稳定判据,将控制参数的无限约束转化为有限约束,从而能够容易地确定P控制器的稳定参数集.然后应用该算法进一步讨论了比例积分(PI)控制器对线性时滞系统的镇定问题.稳定参数集的建立为时滞过程P和PI控制器的设计和在线调节提供了方便.该方法适用于任意阶的稳定、不稳定或非最小相位时滞过程.     

基于神经网络的不稳定时滞对象控制

针对过程控制工业中的一类不稳定时滞对象存在的难以稳定、鲁棒性差、对输入的变化和扰动十分敏感的问题,采用了基于神经网络的双自由度控制结构.在利用内环控制器镇定对象并且提高系统反应速度、减轻输出的振荡的同时,结合Guillermo等提出的比例-积分-微分(PID)参数镇定区域理论优化设计外环BP神经网络控制器的学习范围、学习方式和初始参数,改善系统设定值跟踪和扰动抑制的性能,提高系统鲁棒性.仿真结果表明,即使在建模有误差的情况下,该控制结构仍能比传统双自由度PID控制有更好的控制效果和鲁棒性.     

最优PI控制器参数整定及评价

传统的PI(proportional-integral)控制器整定公式不能灵活地适应具体控制系统特定的性能要求。该文提出一种面向性能指标的最优PI控制器参数整定和鲁棒性评价的方法。首先基于广义Hermite-Biehler定理,计算保证闭环系统稳定的PI控制器参数范围;然后利用具有全局寻优能力的遗传算法,按照指定的性能指标在该范围内进行参数优化。根据Monte-Carlo随机试验原理,对模型参数在一定范围内摄动时的鲁棒稳定性和性能鲁棒性进行了定量的比较和评价。仿真研究表明,方法在指定的性能指标上取得了满意的控制效果,在模型发生摄动时与其他4种方法相比较,具有较好的性能鲁棒性。     

一种二自由度PID控制器参数整定方法

针对二自由度PID控制器,提出一种简单的基于预期动力学方程设计的参数整定方法.通过分析,将二自由度PID控制器表示成闭环系统预期动力学特性方程和系统扰动量观测器的函数.选取预期动力学特性方程系数和观测器参数作为控制器参数,分析了参数与系统性能的关系,并提出了各个参数的取值规则.仿真结果表明,该方法对含纯积分环节对象、非最小相位对象、时滞对象、高阶对象、不稳定对象等都具有良好的控制效果.     

新型动态粒子群算法及其在工业控制中的应用

粒子群优化算法是一种在复杂优化问题的空间域探求最优解的启发式搜索方法。为了优化传统的PSO算法,缩短其运行时间,提出了一种动态收缩型的粒子群优化。收缩型粒子群算法在初始阶段含大量的粒子,随着迭代次数的增加,粒子数量不断减少,仿真结果显示,此方法相比于传统的PSO算法可减少近60%的运算时间。运用此改进的粒子群算法优化理论,实现了对PID控制参数的自适应调节。结果表明,新型的PSO算法可以使得PID控制参数调整速度更快,产生超调量小。     

神经网络技术在舞台升降台控制系统中的应用

PID控制是迄今为止应用最广泛的控制方法,但在实际应用中,其参数整定仍未得到较好的解决.本文把神经网络控制技术应用在舞台升降台控制系统的PID控制中,构造神经网络PID参数自整定控制器,并且通过仿真试验,取得较好的结果.     

广义模糊双曲正切PID控制器性能分析

从功能的角度分析了广义模糊双曲正切PID控制器本质特点和控制能力的问题。首先提出了基于广义模糊双曲正切模型的PID控制器,通过系统地分析控制器的结构,证明了该控制器的性能优于传统的线性PID控制器。通过解析分析,分析了该控制器的非线性变化能力。为简化调节参数,提出了三区域广义模糊双曲正切PID控制器。最后,将该控制器和几类经典的模糊PID控制器进行了比较。     

高阶反向响应过程的分数阶PID控制器设计

针对具有反向响应特性的高阶过程,提出了一种分数阶PID控制器设计方法.为了便于控制器设计,采用一种改进的微粒群优化算法对高阶过程模型进行简化处理,在此基础上,根据内模控制原理设计分数阶PID控制器,该控制器仅有一个可调参数,有效降低了控制器整定的复杂度,并根据最大灵敏度指标推导出控制器参数整定的解析表达式,克服了参数选择的盲目性.仿真结果表明,该方法可使系统具有良好的设定值跟踪、扰动抑制特性以及克服参数摄动的鲁棒性.     

多模型自适应PID解耦控制器

对于一类非线性、强耦合、离散时间系统,提出了基于多模型的多变量自适应PID解耦控制策略,取消了系统平衡点参数已知的条件.控制策略包括一个完全自适应PID解耦控制器,一个参数重赋值自适应PID解耦控制器,多个参数固定PID解耦控制器和一个切换机制.理论分析表明,通过合理地选择切换函数,自适应PID控制器保证系统BIBO稳定,参数重赋值自适应PID控制器和参数固定PID控制器改善系统性能.     

铝粉雾化炉铝液温度模糊-PID复合控制

铝粉氮气雾化生产过程中,保持雾化炉铝液温度的稳定非常重要,但铝粉雾化炉是一个非线性、大滞后、不确定性系统,采用常规PID控制器很难保证控制效果．为此针对雾化炉的铝液温度变化特性,结合模糊控制器和PID控制器的特点,设计了一种模糊-PID复合控制器．利用加权因子,将模糊控制器的输出和PID控制器的输出加权综合,使得控制器在误差较大时,主要由模糊控制器起作用,而在误差较小时主要由PID控制器起作用．模糊-PID复合控制器既保持了PID控制的稳定误差小、稳定性好的优点,又具有模糊控制自适应和调节速度快的特点,能够很好地保持铝液温度的稳定,在现场应用中取得了较好的控制效果．     

基于递归神经网络的多变量系统预测控制

针对线性PID控制器系数难以整定的问题，构造了一种用神经网络实现的非线性PID控制器．多个具有相同结构的非线性PID控制器并联，对多变量系统实现解耦控制器．结合预测控制的思想，提出两种控制方案．第一种是在递归多步预测的基础上，在广义最小方差目标函数下实现控制，第二种利用多步预测目标函数在线修正解耦控制器的权值．仿真实验表明这两种方法的有效性．     

自整定 PID 调节器设计方法

对国内外工业过程控制中使用的自整定ＰＩＤ调节器的设计方法继电整定法进行了全面综述与评价,给出了具体的计算公式．     

一种PID控制器参数的鲁棒整定方法

在总结某些ＰＩＤ控制器经典整定经验和控制模型优化的基础上,提出一种简单的与规范化的ＰＩＤ参数整定新方法,其规律称为４个１／４规划,即ＰＩＤ控制器的参数分别为Ｋｐ＝（１／４）Ｇ（c）－１,Ｔ1＝Ｔｄ＝（１／４）Ｔ１,结果使闭环系统呈１／４衰减振荡．系统的操作频率ω１可由被控对象模型Ｇ（ｓ）＝Ｋ０／（ＴＳ＋１）n"确定,即ｗ１＝（１／Ｔ）ｔａｎ［（１８０°＋ｄ）／ｎ］,其整定结果由仿真加以证实．     

复系数区间多项式Kharitonov定理的一个新证明

Kharitonov定理指出,实部和虚部均在特定区间内任意取值的复系数区间多项式族是Hm-witz稳定的,当且仅当8个特定多项式是Hurwitz稳定的。该定理的证明可以采用Hermite—Biehler定理,但证明过程十分复杂。本文首先分析了s=jω时复系数区间多项式的值集在复平面上的分布情况,然后基于著名的排零原理和稳定多项式的相角特性,对复系数区间多项式下的Kharitonov定理给出了一种简单而且更具一般性的证明。     

不同结构PID控制性能的分析和比较

PID控制器具有鲁棒性及人工智能性的特点,广泛应用于工业过程自动化．近10多年来在机电一类快速响应的非传统应用领域,尤其普通采用PID控制器,并移植为人工智能控制器的基本结构模式．文中分析4种典型的PID控制器．研究其控制品质、参数整定及其控制模式的相互关系,同时进行仿真试验和讨论。     

时滞对象的自抗扰PID控制

提出一种适合时滞对象的自抗扰PID控制器及其整定方法。由于难以完全测得时滞对象输出变量的高阶导数,用一个二阶观测器观测系统中模型和外部干扰等未知因素,然后结合经典反馈理论,得到一个四参数的自抗扰PID控制器。由Z-N整定公式推导出其中3个控制器参数的整定公式,适当调节剩余自由参数,可以获得较好的动态性能。2个仿真实验表明:该方法能够有效改善时滞对象控制系统的动态性能,增强系统的适应性和鲁棒性。