满足幅值裕度和相角裕度的PID参数域

针对带滞后因子的被控对象,采用PID控制器,讨论系统的幅值裕度和相角裕度的设计问题．利用增益一相角裕度测试器技术,在PID控制器参数稳定域内,分别绘制幅值裕度曲线和相角裕度曲线,进而基于一种时滞系统图解稳定性判据,识别出满足给定的幅值裕度和相角裕度的参数区域．仿真结果验证了按本文方法设计的PID控制系统具有良好的鲁棒性和动态响应品质．     

满足相位裕度的PID控制器解析设计方法

本文提出了一种基于相位裕度的解析PID设计方法,使整个系统的相位裕度刚好等于设定值,从而能一次性地得到PID控制器的数学模型。Matlab仿真验证了该设计方法的有效性。     

多变量系统解耦内模控制及其PID转化应用方法的研究

文中针对不同回路具有不同时滞的多变量稳定过程，提出了一种多变量解耦内模控制设计及其常规PID转化应用方法。所设计的多变量内模控制器能使系统稳定解耦，所得到的闭环系统根据开环系统时滞来描述。该方法为精馏等化工装置的复杂控制系统提供了一种新的优化和先进控制方案。     

球杆系统的内模PID控制

本文针对开环不稳定球杆系统,提出了一种内模PID控制器设计方法.首先通过机理分析建立了系统的数学模型,并利用一阶环节逼近模型中的积分环节,然后在此基础上根据内模控制(internal model control,IMC)原理设计了系统控制器,并推导出了相应的内模PID控制器,与常规PID控制器相比,该控制器仅有一个可调参数,且系统具有整定方便、鲁棒性强的优点.仿真和实验结果表明,内模PID控制器能使小球快速地稳定在目标位置,具有良好的稳定性和鲁棒性.     

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.     

模糊PID双层参数整定及其在固化炉中的应用

提出了一种模糊PID(proportion integration differentiation)控制器的双层参数整定方法。将模糊PID控制器的参数整定分为比例因子的整定与模糊隶属度函数参数整定2部分。推导出模糊PID控制器的解析模型,该解析模型包括线性部分和非线性补偿2个部分。整定的过程中,把模糊PID控制器解析模型的非线性补偿看作过程扰动,由线性部分和被控对象的二阶纯时滞模型,基于系统的增益裕度关系,导出模糊PID控制器的比例因子。再基于粒子群优化算法(PSO,particle swarm optimization)对三角隶属度函数进行优化,使控制器进一步适应被控对象的动态特性。仿真结果表明了研究方法的有效性以及应用在芯片固化炉的温度控制过程中,提升温度控制的效果。     

基于内模控制原理整定PID参数

针对一类不稳定时滞过程,采用双环控制结构,首先使广义对象（内环）稳定,然后根据内模控制原理设计外环控制器,得到等效的PID控制器参数的整定方法．仿真结果表明,整定后的系统不但具有良好的鲁棒性,而且调节快速．适合于工程实际应用．     

静电陀螺支承系统的内模控制

针对静电陀螺支承系统超前-滞后PID控制器参数确定过程的复杂性,引入反馈控制器处理不稳定对象,处理后的对象采用一种改进的内模控制方法,推导了内模控制静电支承控制器的传递函数和系统闭环传递函数.结果表明,控制器可由新的稳定对象的逆、不稳定分量和一个低通滤波环节相乘得到,确定过程简单.给出了MATLAB环境下的仿真实验,仿真结果表明,采用内模控制的静电陀螺支承系统跟踪无静差,控制效果良好.     

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.     

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.     

时滞系统增益自适应内模PID控制

为解决典型工业过程中大时滞系统难于控制的问题,提出一种增益自适应内模PID(Proportional Integral Differential)控制方法.对时滞系统纯滞后环节一阶Pade逼近后,由内模整定得到PID控制器的参数整定值,再应用Adaline人工神经网络动态获取被控对象的增益,从而自动调节控制器的比例系数.由仿真结果可见,当增益自适应控制方法投入跟踪后,超调从投入前的23%减为投入后的9%,该控制方法能克服增益变化对系统控制性能的影响,显著改善控制品质.     

大时滞过程自整定PID及其在定量控制中的应用

针对纸张定量控制的难点，提出了一种能用大时滞过程的自整定PID／PI控制算法。通过改进型继电反馈频域响应辨识方法获得实际过程Nyquist曲线与S平面负实轴和虚轴交点处等幅振荡的幅值和频率，给定幅值裕度和相角裕度鲁棒性能指标，确定自整定PID／PI控制器参数，此算法具有参数整定简单，对实际过程模型的依赖性小，鲁棒性强及易于实现等优点，适合于含有大时滞的工业过程控制。     

自整定内模PID控制在非圆销孔加工中的应用

将工业过程控制方法用于微位移压电陶瓷驱动器控制,提出了一种自整定内模PID控制方法.该方法结合内模控制、PID控制和前馈控制,针对非圆销孔加工的特点,采用双环的控制结构,内环主要对控制对象进行等效,提高其动态性能;外环通过时间乘绝对误差的积分(ITAE)优化内模PID的整定参数.鲁棒性分析、仿真及实验表明,系统具有很强鲁棒性,能快速响应,在工作频率低于20 Hz时具有较好跟踪性能,达到了快速跟踪和减少滞环的目的.     

基于OPC和IMC的先进控制及其应用

工业生产装置的常规PID控制,由于它的简单实用,具有一定的鲁棒性,至今仍被广泛采用采用。但它的PID参数几乎都是凭经验设定的,很难达到最佳效果,使控制质量不理想,造成装置自控率、平稳率低,装置产量不高和产品质量差等状况,针对上述问题,本文提出了一种基于OPC的数据采集技术和内模控制原理相结合的方法,从生产装置获取数据辨识对象模型,然后以辨识后的对象模型为基础对装置实施IMC-PID先进控制。实际应用结果表明,该方法操作简洁实用,效果明显,显著提高了装置的平稳率和自控率。该方法为类似苯乙烯装置的复杂化工控制系统的优化和先进控制提供了一种新的解决方案。     

时滞系统鲁棒IMC-PID控制器的研究

针对无精确模型情况下的FOPDT对象,首先通过一阶Pade近似获得系统的相乘不确定性界,然后采用内模控制器的设计步骤,以满足控制系统鲁棒性为条件,确定滤波时间常数的范围,最后,由等效的反馈结构,将内模控制方法引入PID控制器的设计,得到了其参数的明确解析结果。该方法避免了传统整定的复杂试凑过程,为时滞系统PID控制器设计提供了一条简单有效的途径。仿真结果验证了该方法的有效性。     

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.     

不稳定时滞过程的二自由度控制

针对不稳定时滞过程提出了一种二自由度控制系统，不仅将输入响应与干扰响应解耦，更重要的是结合了Guillermo等提出的镇定PID控制器理论以及内模控制方法，能够对时滞常数与不稳定时间常数之比小于2的对象进行有效的控制，仿真结果证明了该系统的有效性。