交流伺服系统的一种PIλDμ控制器设计方法

针对交流伺服系统,建立了数学模型,并设计了一种分数阶PIλDμ控制器设计.在利用传统PID参数整定方法确定比例增益kp、积分增益k1和微分增益kd的基础上,结合相位裕度定义,在相位裕度和截止频率给定的情况下完成积分阶次λ和微分阶次μ的设计.在求解积分阶次成λ和微分阶次μ时,采用一种简单易行的图解方法,巧妙地将求解一组非线性方程的问题转化为绘制两曲线求交点的问题.仿真结果表明,相对于传统PID控制器,本文设计的PIλDμ控制器,跟踪响应快,抗干扰能力强,鲁棒性好.     

基于伯德理想传递函数的分数阶PID控制器

针对分数阶系统,提出了一种基于伯德理想传递函数的分数阶比例-积分-微分(PID)控制器设计方法.首先分析了伯德理想传递函数的增益和分数阶微积分阶次分别与系统动态性能和鲁棒性之间的关系,然后将伯德理想传递函数作为参考系统,选择分数阶被控对象的阶次作为控制器中微积分阶次,并根据系统动态响应性能和鲁棒性调节增益K,简化了控制器参数的整定.仿真结果表明:所提方法不但设计简单,整定方便,而且具有较好的动态性能、干扰抑制特性,以及克服系统参数变化的鲁棒性.     

基于分数阶PI~λ控制器的单容水箱液位控制

讨论分数阶PIλ控制器在单容水箱液位控制中的应用问题,给出了一种基于图解稳定性准则的PIλ控制器的设计方法.研究了PIλ控制器的参数稳定域,然后在稳定域内进行系统性能的设计,并提出具体的设计算法.通过Matlab仿真和水箱液位控制系统的实际操作实验,对分数阶PIλ控制器、整数阶PI控制器和常规Ziegler-Nichols参数整定方法进行比较,说明了本文设计方法的有效性和分数阶PIλ控制器的优越性.     

双闭环直流调速系统的分数阶PIλ控制

分数阶PIλDμ控制算法有助于比较新的、控制性能比较高的控制器。将分数阶PIλ算法应用到双闭环直流调速系统的速度控制器中,利用粒子群优化算法确定分数阶PIλ控制器的最优的Kp、Ki和λ参数;并和整数阶PI控制器进行比较。通过Matlab/Simulink仿真验证了分数阶PIλ控制器的稳定性、跟随性能、抗扰动性能都优于普通整数阶PI算法,同时验证了粒子群优化算法参数整定的有效性。     

不稳定时滞过程的分数阶PI~λD~μ控制器设计

针对不稳定时滞过程,研究了一种基于设定值加权的分数阶PIλDμ控制器设计方法。首先采用比例环节构成内环反馈镇定不稳定时滞过程,然后基于等效的过程模型,依据设定值加权方法设计分数阶PIλDμ控制器,并进行了控制器参数整定。仿真结果表明:用此方法设计得到的分数阶PIλDμ控制器可以使系统获得良好的动态响应特性,干扰抑制特性以及克服系统参数变化的鲁棒性。     

基于分数阶控制的液压加载系统设计与仿真

针对车辆转向系统的液压力加载测试系统,建立传递函数模型.用时间乘以误差绝对值积分的ITAE性能指标作为评价准则,通过Matlab计算出适用于系统的最优PID控制器控制参数.使用FOMCON工具包创建分数阶PIλDμ控制器.对积分和微分环节选取分数阶参数阶次λ和μ,通过调节微分和积分环节的阶次观察对分数阶控制器的影响.通过控制性能对比,发现阶次取值在0~1范围内,积分阶次对响应的影响要比微分阶次的影响更大.固定最优PID参数,求得λ和μ最优值.仿真表明,其精度满足技术要求,分析系统伯德图可知系统工作稳定,冗余储备高.     

基于小波神经网络的分数阶PIλDμ控制器的设计

目前分数阶PIλDμ控制器参数整定的方法很有限,为了研究分数阶PI λDμ控制器的控制效果,在小波神经网络的基础上提出了分数阶PIDμ控制器的设计原理,然后利用MATLAB进行仿真,通过仿真结果证明了该策略的有效性,同时通过比较说明采用分数阶PIλ Dμ控制器比采用传统PID控制器能获得更好的控制效果.     

一种积分时滞过程的内模PID鲁棒整定方法

针对工业系统中普遍存在的积分时滞过程,提出了一种内模PID（比例-积分-微分）控制器设计及鲁棒整定方法.利用一阶环节逼近积分环节,改善了内模控制系统的稳态特性,在此基础上利用一阶泰勒表达式逼近过程模型中的时滞项,得出了内模PID控制器的设计方法,并根据最大灵敏度Ms指标,导出了对控制器可调参数进行鲁棒整定的解析表达式,克服了常规方法中参数整定的盲目性.仿真结果表明该方法可使系统同时获得良好的动态响应性能和鲁棒性.     

多领域统一建模仿真下压缩机测试系统的PI参数整定

为了解决压缩机测试系统惯性大、纯滞后、耦合性强、各种扰动并存使得工况不能快速稳定的问题,采用多领域统一建模语言Modelica构造了压缩机测试系统的数学模型,将齐格勒-尼科尔斯方法应用于Dymola仿真软件来确定合理的比例积分(PI)参数,其实现过程包括在保证其他元件参数不变的情况下给气路膨胀阀以阶跃激励,再断开阶跃激励给系统添加PI控制器,由此总结出了各个PI参数对排气压力、吸气过热度、吸气压力和过冷度的影响规律。结果显示:排气压力或吸气过热度超调时适当增大比例增益或减小积分增益的设定值、振荡时适当减小积分增益设定值、吸气压力超调时适当减小比例增益设定值、稳定时间过长时增大比例增益或减小积分增益设定值、过冷时适当减小比例增益和积分增益,都将有利于系统的PI控制。该结果可为工程中的PI参数整定提供参考。     

多指标约束的满意PI~λD~μ控制器设计

当前,对于分数阶PIλDμ控制器的研究基本都集中在稳定域分析或针对单一指标的参数整定,但在实际工业应用中,控制器的设计常常需要考虑多种因素,使控制系统同时满足多个性能指标,而各个性能指标之间往往存在竞争关系,很难取得平衡。针对这个问题,本文根据满意控制思想,提出了一种多指标约束的分数阶PIλDμ控制器的设计方法,讨论了在扰动衰减H∞指标、灵敏度指标以及控制代价指标约束下PIλDμ控制器参数满意解集的求取策略,并通过仿真验证了该方法是可行有效的。     

混合微电网的功率分配策略及PI参数整定

针对混合微电网中功率分配策略复杂及PI控制器参数整定困难的问题,提出一种基于混合储能荷电状态的功率协调分配策略及PI参数整定方法.该策略以超级电容荷电状态和蓄电池参考功率为控制目标,进行网内波动功率协调分配,根据分配功率获得相应的电流参考值;依据工业控制理想相角裕度利用Siso反馈技术自动寻优设计PI控制器,调节实际值...     

基于改进的量子进化算法的PI~λD~μ控制器整定

根据改进的量子进化算法提出了一种PIλDμ控制器整定方法。在该方法中,控制器的5个参数Kp,Ki,Kd,λ,μ被选为优化变量。在染色体中,每个量子位有3个Bloch球面坐标,经过解空间变换后,它们对应待求参数的值。同时,在每一代中,最优染色体和最优解可被选择出来,并根据得到的解的性能进行染色体的更新和变异操作。经过若干次的迭代操作,可以得到最优PIλDμ控制器的参数值。在迭代过程中,以积分时间乘以绝对误差(ITAE)作为控制器的性能指标进行最优解的判定。与其他整定方法得到的控制器性能比较,仿真实验结果说明了此方法的有效性。     

基于分数阶PDμ控制器的车辆方向控制

在分数阶微积分及分数阶PIλDμ控制器的基础上,给出了一个带有分数阶PDμ控制器的车辆方向控制算法,设计了一种基于预瞄-跟随理论的分数阶PDμ控制器的在线整定方法,并对带有分数阶PDμ控制器和带有整数阶PD控制器的驾驶员-车辆系统进行了综合性能评价.结果表明,分数阶PDμ控制器在闭环系统中是有效且可靠的,分数阶控制器的使用使驾驶员-车辆系统的性能有了明显的改善.     

基于遗传算法优化因子的灰色PI预测控制

针对灰色PI预测控制比例因子和积分因子参数整定困难,提出了基于遗传算法参数优化整定的PI型灰色广义预测控制(GPIPC)。灰色PI预测控制(GPIGPC)采用灰色预测控制技术克服时变时滞,用PI(PID)控制技术加强系统的鲁棒性,运用遗传算法在线优化整定灰色PI预测控制的比例因子和积分因子,增强了系统的跟踪特性和抗恒值扰动特性,极大程度地减少了模型时延失配和模型增益失配的影响。仿真实例表明,该算法具有较好的鲁棒性和抗干扰性。     

滞后过程PI控制器性能设计图解法

针对带滞后因子的一阶惯性环节,基于一种时滞系统图解稳定性准则,讨论了PI控制器参数稳定域的确定.并将该思想推广应用于相角裕度和幅值裕度的设计.根据图解稳定性准则给出了时滞系统稳定的充分必要条件,所得结果没有任何保守性.可以在参数空间直接绘制PI控制器的稳定参数边界曲线、相角裕度和幅值裕度曲线,避免了复杂的数学计算.给出了确定参数稳定域、相角裕度和幅值裕度的具体算法.仿真算例说明了本文方法的灵活性和实用性.     

基于次最优模型降阶的自整定PID控制器

针对过程工业中含有振荡环节和大滞后环节较难控制的被控对象,设计了一种基于频域辨识的自整定PID控制器.该控制器采用次最优模型降阶算法,辨识出二阶加纯滞后的模型;然后基于给定的相位裕度和幅值裕度,整定出PID参数.并通过仿真实验表明对于不同的被控对象,自整定得到的PID参数均能取得较好的控制效果.     

基于频域和时域的内模PI控制器性能评价与参数优化

由于控制系统的性能降低通常与比例积分(proportion integration,简称PI)控制器不合理的参数有关,而且单一的时域性能评价指标不准确,因此,针对具有纯迟延特性的控制对象,给出了基于频域和时域相结合的性能评价方法,克服了单一性能指标的不准确性.在不同控制策略和参数下,分析了系统性能指标与基准曲线或基准点的距离.针对2个典型的高阶被控过程,分别给出了不同的降阶模型,并把拟合对象特性最好的模型用于内模PI控制器的设计.基于频域和时域评价的结果,给出了PI控制器参数重新优化和整定的方法,用于改善控制系统的性能,该方法通过数据驱动方法对参数进行重新整定来实现,提高了运算效率.仿真实验验证了上述性能评价和参数优化方法的有效性.     

一种自整定最优PI控制器

提出了一种实用有效的 PI自整定控制器 .该控制器引入两个连续的继电反馈实验 ,从而辨识出一个在复平面的重要频段上能很好地反映实际过程对象的二阶加纯滞后模型 ,并基于鲁棒性能指标和积分误差指标最优确定 PI参数 .该自整定控制器对于多数的被控对象都能获得满意的控制效果 .仿真结果表明了该控制器的有效性和适应性     

带有HGO的非线性鲁棒控制器及其参数整定

为克服分散鲁棒控制器设计中输出量各阶导数可测要求的限制,设计了带有高增益观测器的非线性鲁棒控制器.该方法不依赖于对象模型,通过积分环节对系统不可测部分和扰动进行估测,并予以补偿,提高系统的性能鲁棒性和动态性能;减少了控制器的可调参数,提高了实用性.选取典型的单变量非线性系统,基于Monte-Carlo随机试验,采用时间乘误差绝对值积分(ITAE)值作为性能指标,研究控制器参数对系统性能影响,并总结出该控制器的参数整定规则.     

时滞反向响应过程的数字控制设计方法

基于单位反馈控制结构,提出了离散域中对于时滞反向响应过程的直接设计新方法.该方法分析了反向响应系统控制器输出的振铃问题,给出期望闭环传递函数,并由此推出数字控制器的结构;通过分析设计参数,给出控制器单一调节参数的整定规则和获得更好控制器输出的参数选取方法.通过对一高阶的时滞反向响应过程进行仿真实验比较,结果验证了所提出的方法在抑制振铃方面具有较为明显的优势.