机炉协调控制的分散PID整定

设计适合于火电单元机组的机炉协调控制系统,有利于提高热工过程的自动化水平。采用双输入双输出(TITO)分散PID控制器的设计方法,应用于火电单元机组的机炉协调控制中,获得相应的控制系统。基于Nyquist稳定性判据和对角优势分析,通过适当的预补偿措施求得极限增益和极限频率,并利用Tyreus-Luyben方法整定PID控制器参数。通过仿真对比试验,显示了该控制系统具有满意的动态性能,以及较强的鲁棒性和抗干扰能力。     

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。     

模糊免疫参数自整定PID控制系统设计及仿真

为了提高模糊PID控制器的控制性能,将模糊参数自整定与免疫进化算法相结合,设计了一种模糊免疫参数自整定PID控制系统。该控制系统首先利用模糊规则,在线调整控制系统的kp,ki,kd,利用免疫机理修正非线性函数f,然后利用免疫修正环节进一步调整PID控制系统的参数。数字仿真结果表明,新的模糊免疫参数自整定PID控制系统具有稳定性好、响应速度快等特点,具有很高的应用价值。     

锅炉汽包水位自整定模糊PID控制

锅炉汽包水位是一种非线性、时变大、强耦合的多变量系统.在建立锅炉汽包水位调节系统的基础上,运用自整定模糊PID控制对汽包水位进行控制.并对控制器的设计进行仿真分析,结果表明自整定模糊PID控制改善了汽包水位控制系统的静、动态特性,从而实现了对锅炉汽包水位的最佳实时控制.     

基于模糊RBF神经网络整定的航空发动机多变量解耦控制

为解决航空发动机控制变量之间的强耦合性,构造了基于模糊RBF神经网络整定的航空发动机多变量解耦控制系统.设计了基于模糊RBF神经网络的多变量解耦控制器,在线调整PID控制器的参数并根据Delta学习规则对网络权值进行修正以达到最佳控制;针对某型航空发动机含未建模动态和噪声等随机干扰的非线性模型进行了多变量解耦控制系统仿真.结果表明:系统具有满意的动态性能和解耦特性,该方法不需要知道发动机的精确数学模型,对航空发动机的非线性和不确定性具有较强的自适应能力.     

基于MATLAB的PID算法在串级控制系统中的应用

串级控制系统具备较好的抗干扰能力、快速性、适应性和控制质量,因此在复杂的过程控制工业中得到了广泛的应用.对串级控制系统的特点和主副回路设计进行了详述,设计了双容无自衡串级液位控制系统,并将基于MATLAB的增量式PID算法应用在控制系统中.结合基于计算机控制的PID参数整定方法实现串级控制,控制结果表明系统具有优良的控制精度和稳定性.     

基于灵敏度的不稳定对象PID控制器

针对不稳定对象提出了一种基于灵敏度指标的PID控制器整定方法.首先采用内环反馈结构将不稳定对象转换成一个稳定的模型,然后基于灵敏度指标设计PID控制器,最后通过将两个回路等价为一个反馈回路结构获得给定加权PID控制器参数.仿真结果表明,本PID控制器整定方法可以使不稳定对象闭环系统获得期望的灵敏度,保证了系统的鲁棒性和良好的控制性能.     

固定翼无人机轨迹跟踪的滑模变结构控制

固定翼无人机是一个典型的欠驱动、强耦合、多输入多输出(MIMO)的非线性系统。首先,给出无人机系统在受到参数不确定和阵风干扰等情况下的动力学模型;其次,使用滑模变结构控制(SMVSC)方法求解出四个控制输入信号,以实现无人机的期望轨迹跟踪。整个系统采用双回路结构,第一个回路求解出升降舵和发动机控制输入信号,第二个回路求解出副翼和方向舵控制输入信号;对比比例积分微分(PID)控制方法发现,相较于需要整定控制参数的PID算法,使用滑模变结构控制(SMVSC)方法的飞行器所需的控制参数可以在设计滑模面时给出。仿真结果表明,使用该方法的飞行器对外界较强阵风干扰和模型参数不确定具有较强的鲁棒性,并能精确地完成轨迹跟踪任务。     

基于神经网络控制的三电机同步系统

设计了基于神经网络的三电机同步控制系统.首先,给出了三电机变频调速系统的数学模型.其次,基于该模型设计的新系统包括:3个BP神经网络在线自整定参数的智能PID控制器,分别对系统中的速度和2个张力变量进行自适应控制;1个神经元解耦补偿器,通过训练网络权值,补偿各回路之间的耦合影响.最后,基于西门子S7-300 PLC构建平台,进行了解耦特性、跟踪性能和抗负载扰动能力的试验.结果表明,与传统PID参数控制系统相比,该系统能够根据不同的运行工况自动获得较优的PID参数,且对系统速度和张力实现了较好的解耦控制,具备了较好的动静态性能及较强的抗干扰能力.     

模糊PID自整定技术在叶片检测控制系统中的应用

鉴于叶片检测系统对运动控制系统高精度的要求,分析叶片检测系统的运动控制方式。基于IMAC400控制卡研究其PID参数调整原理,设计fuzzy logic的PID自整定算法,比较传统PID与模糊自整定PID的控制性能。实验结果表明:在抛物线响应中,常规PID控制的最大跟随误差为-8.602 9,而模糊自整定PID控制最大跟随误差为-8.492 2。模糊自整定PID技术对运动控制系统的稳定性及精确度均有很大的提升。     

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.     

多指标相容下的多变量PID控制器设计

研究在满足闭环系统稳定、具备一定衰减度、且符合鲁棒性能指标H_∞约束下,多变量PID的整定问题,把PID调节器的设计转化为易于实现的静态输出反馈(SOF)问题,最终将系统的控制律归结为求解具有线性矩阵不等式约束的半正定规划问题,以线性矩阵不等式(LMI)和双线性矩阵不等式(BMI)为工具,给出迭代算法,PID控制器的参数可通过进一步等价转化得到。而后通过对化工过程控制中一个典型实例的仿真,说明了文中算法的有效性和鲁棒性。     

Dynamics and control designs for internal thermally coupled distillation columns with different purities, Part 2: close loop analysis and control designs

Interaction between overhead and bottom composition loops of internal thermally coupled distillation columns (ITCDIC) with four purities are analyzed by means of relative gain array, condition number and singular value decomposition, which indicates that high- and very high-purity ITCDIC are well coupled and ill-conditioned systems with severe gain directionality problem. Based on the above dynamic behaviors, suitable control schemes of four different purity systems are studied. In low-purity system, internal model control (IMC) is better than decentralized proportion integral differential (D-PID) control in terms of response speed and remaining errors. In moderate-purity system, D-PID can effectively reject large load disturbances while IMC fails due to severe mismatch between model and plant. In high-purity system, neither IMC nor D-PID can provide satisfactory control so that modified IMC and multivariable PID with singular value decomposition scheme are presented respectively to improve control performances. Finally, in very high-purity systems, the combined feed-forward and feedback control scheme is proposed to deal with extremely sluggish responses to load disturbances.     

基于MV基准界的多变量控制系统性能评价方法

为解决关联矩阵难以估计的问题,提出利用最小方差(MV)基准界评价多变量控制系统性能的方法.建立了另一最小方差基准下界,此新下界可通过过程数据和对角关联矩阵得到.几种建界方法相互结合,形成一套完整的、基于最小方差基准界的多变量控制系统性能评价理论体系.通过仿真实验验证了该评价方法的有效性.     

ALSTOM气化炉的分散PID控制

针对ALSTOM气化炉的非线性、多变量动态特性,提出了2种基于常规PID控制器的气化炉多变量控制方案.方案1首先通过相对增益矩阵分析法确定气化炉输入变量与输出变量之间的关联程度,然后确定多变量控制方案;而方案2是对国外学者提出的一种不能满足全部测试要求的方案的改进.对2种控制方案进行了详细的多工况仿真测试,测试结果表明:方案1只要在适当放宽煤量改变速率限制的情况下,不仅可以满足ALSTOM气化炉的基准测试要求,而且各项控制指标均优于方案2;方案2能严格满足各项基准测试要求,但系统总的动态控制品质逊于方案1.与许多复杂控制算法如模型预测控制不同,控制方案基于常规PID控制,便于工程实现,对工业应用具有更好的指导意义.     

球磨机制粉系统的线性自抗扰控制

球磨机制粉系统具有大惯性、大时滞和强耦合等特点,很难建立精确的数学模型。本文分析了球磨机制粉系统的动态特性,并为其设计分散线性自抗扰控制方案。该方案综合分散控制和线性自抗扰控制器的优点,结构简单,不依赖于对象精确模型,可以对被控对象中存在的耦合、干扰和不确定性等进行估计并补偿。根据实际现场要求,对球磨机制粉系统进行设定值跟踪实验、输入扰动实验和性能鲁棒性实验,并比较所设计方案与PID方案的控制性能。结果表明,分散线性自抗扰控制具有更强的解耦能力和抗干扰能力,且性能鲁棒性更优。     

可控磁悬浮轴承刚度与阻尼特性研究

可控磁悬浮轴承的刚度与阻尼特性主要取决于系统的电器控制环节,可根据实际需要设计,以满足不同的应用要求,但如何设计和调整则是一个实际问题。因此,从刚度和阻尼的角度研究了基于独立式控制原则并采用ＰＩＤ校正方法的磁轴承—转子系统。结果表明,由调节器中比例和微分环节决定磁轴承的刚度、阻尼的同时,其它滤波环节的引入改变了轴承刚度、阻尼在低频和高频段内的频率特性,在共振区域,刚度和阻尼仍保持原设计值。因此,通过电控系统的设计得到不同的转子动态特性,并且兼顾稳定性和高性能是完全可行的。同时,还可以得到一种简便的ＰＩＤ参数设计方法。     

双变量串级PID板球控制系统的设计与实现

传统单级比例积分微分(proportional-integral-derivative control,PID)控制只适用于单一变量的简单线性对象,不适用于板球系统这种复杂的多变量、非线性系统.基于对板球系统物理模型研究,提出一种基于串级PID的板球控制系统,小球的位置和速度同时作为反馈量,实现对两个变量的同时控制,并设计了板球系统硬件结构,进行了实际验证.测试表明,所提出的板球控制系统调节时间短、超调量小、误差小,且有一定的抗干扰能力.     

一种判断是否存在固定模的方法

本文考虑时不变线性多变量系统的分散控制问题.引入了分散控制下可控可观子空间的概念,并得出系统没有分散固定模的充要条件是可控可观子空间为全空间的结果,因此给出一种不用直接求固定模而可判断固定模是否存在的判据.