自抗扰控制器参数整定方法的研究

提出了自抗扰控制器算法参数整定的计算机软件仿真分析和基于参数变换的公式推导两种方法.根据自抗扰控制方程,针对算法中多个参数需要整定的问题,结合工程中控制对象实例,采用Matlab仿真软件逐一确定各参数,寻找同类对象之间的控制参数关系,利用公式得到其他对象的控制器参数.使用Matlab仿真分析法可直观地获取参数,公式推导法则简化了同类对象的参数整定,速度快.仿真实验结果表明,这两种参数整定方法可用于常见的工业控制对象的自抗扰控制器中.     

一种线性自抗扰控制器参数自整定方法

针对线性自抗扰控制器参数难于整定的问题,提出了一种基于动态响应过程时序数据挖掘的参数自整定算法. 算法以线性自抗扰控制器中线性误差反馈律的两个增益信号回路的动态响应为参数调整对象,通过改进变收缩系数的随机搜索算法进行参数整定,记录动态响应过程数据,基于关联关系挖掘得到控制参数调整策略应用于线性自抗扰控制器的参数自整定. 为验证本文提出的参数自整定方法的实际效果,以液压自动位置控制系统为控制对象,分别采用阶跃响应仿真和Monte Carlo实验进行对比研究. 结果表明,基于数据挖掘参数自整定的线性自抗扰控制器动态响应较好,鲁棒性较强,改进了变收缩系数随机搜索算法调整时间较长以及传统线性自抗扰控制器超调较大的缺点,是一种具有实用性的线性自抗扰控制器参数自整定方法.     

基于DE算法的自抗扰控制器在并联型APF中的应用

PID控制器难以满足高性能的控制要求,自抗扰控制器不依赖于被控对象的模型,具有很好的鲁棒性、适应性,但其参数众多,不利于设计。本文介绍了自抗扰控制器的结构与工作原理,采用微分进化算法对自抗扰控制器进行参数整定,寻找较优的ADRC参数。在MATLAB/Simulink中,将寻优得到的参数应用于基于自抗扰控制的并联型有源电力滤波器中。静态与动态仿真结果表明,与常规整定方法相比,该方法简单有效,易于操作,提高了抑制谐波的能力,改善了系统的稳态性能。     

基于抗时滞LADRC的六旋翼飞行器姿态控制

以“X”型六旋翼飞行器为研究对象,依据牛顿第二定律和牛顿-欧拉方程建立了六旋翼飞行器数学模型,提出了基于抗时滞线性自抗扰的六旋翼飞行器姿态控制策略,实现了飞行器的姿态稳定跟踪控制,解决了姿态控制延迟和执行机构动态特性可能引起的LADRC响应振荡。在Matlab/Simulink下搭建仿真模型,对飞行器在理想情况和有外界扰动条件下分别在PID控制器和抗时滞线性自抗扰控制器作用进行仿真,仿真结果表明：抗时滞线性自抗扰控制的六旋翼飞行器姿态控制系统具有较高的动态品质、稳态精度以及较强的鲁棒性且该控制器待整定参数较少,计算简单。     

循环流化床锅炉汽温系统的自抗扰控制

循环流化床汽温系统存在大滞后、大延迟、多时变、非线性等诸多问题,针对含时滞的回路,实施自抗扰控制,设计循环流化床锅炉(CFBB)串级汽温自抗扰控制系统,利用新型自抗扰控制器参数整定方法优化控制器参数,进行跟踪实验、扰动实验和鲁棒性实验。仿真结果表明:自抗扰控制技术能够使CFBB汽温控制系统的动态性能得到改善,过渡过程更加平稳,系统输出几乎没有超调,调节时间缩短,并且自抗扰控制器对被控对象参数变化有较好的性能鲁棒性。本文方法的有效性和适用性,为提高循环流化床锅炉汽温控制系统的控制品质提供新的思路。     

大型随动圆顶自抗扰控制方法研究

针对大型随动圆顶具有大转动惯量,且存在非线性摩擦的特点,根据自抗扰控制原理,设计圆顶随动系统控制器,提高系统的动态性能。介绍了圆顶随动系统的构成及简化模型;以及基于自抗扰控制器的圆顶随动系统设计方案,并给出了控制器参数整定方法。最后,进行了Simulink仿真和实验验证。实验结果表明,相对于传统的PID控制器,自抗扰控制器既可以保证系统在无超调的情况下快速响应,又能够抑制摩擦和死区等非线性因素对系统跟踪性能的影响,可以有效提高圆顶随动系统的动态性能。     

性能评价方法在ADRC参数整定中的应用

针对自抗扰控制器参数较多、整定困难的问题,提出基于控制系统性能评价的自抗扰控制器参数整定方法.通过闭环系统的扰动-输出传函求解基准函数,对决定自抗扰控制器性能的参数进行优化.实验结果表明,该参数整定方法简单易行,在满足系统性能最优的前提下,能有效提高ADRC的控制效果.     

抗时滞LADRC的六旋翼飞行器姿态控制

以X形六旋翼飞行器为研究対象,依据牛顿第二定律和牛顿-欧拉方程建立了六旋翼飞行器数学模型,提出了基于抗时滞线性自抗扰的六旋翼飞行器姿态控制策略实现了飞行器的姿态稳定跟踪控制,解决了姿态控制延迟和执行机构动态特性可能引起的LADRC响应振荡。在MATLAB/Simulink下搭建仿真模型,对飞行器在理想情况和有外界扰动条件下分別在PID控制器和抗时滞线性自抗扰控制器作用进行仿真,仿真结果表明:抗时滞线性自抗扰控制的六旋翼飞行器姿态控制系统具有较高的动态品质、稳态精度以及较强的鲁棒性且该控制器待整定参数较少,计算简单。     

自抗扰控制器在6自由度液压并联机器人仿真分析中应用

以6自由度液压并联机器人为控制对象,对自抗扰控制器参数的交化与系统动态特性的关系进行了系统的分析,为自抗扰控制器的参数整定及其有效应用提供了依据。理论分析和大量的仿真实验表明,采用自抗扰控制器可以明显改善6自由度液压并联机器人的操作精度,验证了自抗扰控制器的有效性。     

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。     

基于改进模拟退火算法的二自由度PID控制器设计

通过分析传统二自由度PID控制器参数整定过程中存在的不足,结合模拟退火算法的特点,提出了一种改进的模拟退火算法,并将其成功地应用于二自由度PID控制器的参数优化设计.仿真结果表明,所设计的二自由度PID控制器同时具有良好的目标值跟踪特性和干扰抑制特性.在隧道式炉二自由度PID控制系统设计中获得了良好的控制效果,从而说明了该方法的有效性.     

电站仿真系统 PID 控制参数的自动整定

研究了电站仿真控制系统ＰＩＤ参数自动整定的原理和实现方法,提出了适用于电站控制系统仿真的基于模式识别的模糊整定方法,建立起模糊整定规则。采用面向对象的程序设计技术,在ＨＰ工作站上开发出适用于单回路、串级回路等ＰＩＤ控制参数自整定软件,在仿真支撑环境ＩＳＳＥ支持下,自整定软件实现了电站仿真机控制参数的自动整定,大大减少了建模的工作量。本系统已应用于东北电力局６００ＭＷ电站仿真机的控制参数整定,效果令人满意。     

一种改进的模式识别自整定PID控制方法

摘 要：针对常规PID控制器不能很好兼顾抗干扰性与鲁棒性的缺点,提出一种新的基于模式识别自整定PID控制算法。该算法对参数整定规则了进行探索和创新,并给出了具体的整定规则公式。为了实现算法在实验室水箱液位控制的应用,采用OPC技术实现了MATLAB软件与MCGS组态软件的数据实时交互。实验结果表明,该规则在MATLAB仿真和水箱液位控制应用中取得到了很好的整定效果,控制性能优于常规PID控制。     

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.     

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.     

循环流化床锅炉燃烧系统的自抗扰控制

针对循环流化床锅炉(CFBB)燃烧系统的强耦合和大延迟问题,采用相对增益的方法分析几种工况下的耦合性,并采用了主蒸汽压力送风量通道解耦策略。自抗扰控制器(ADRC)经过改进被应用在该燃烧系统,并将仿真结果与神经网络以及PID控制方法的结果进行了比较。仿真结果表明:ADRC在解藕、调节时间上均优于神经网络以及传统PID方法;在各种工况以及增加外扰情况下,该控制方案具有很好的适应性和鲁棒性,较好地解决了该系统强耦合、大延迟的控制难点。     

Fuzzy-immune PID Control for AMB Systems

In order to improve the dynamic performance of active magnetic hearing systems with highly nonlinear and naturally unstable dynamics, a new nonlinear fuzzy-immune proportional integral-derivative （PID） controller is proposed by combining the immune feedback law with linear PID con trol. This controller consists of a PID controller and a basic immune proportional controller in cascaded connection, the nonlinear function of the immune proportional controller is realized by using fuzzy reasoning. Simulation results demon strate that the active magnetic bearing system with the proposed controller has better dynamic performance and disturbance rejection ability than using the linear PID controller.     

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。     

基于串联型自抗扰控制器的逐次求精法

利用模型补偿自抗扰控制器辨识系统参数,对于低阶系统取得了满意的辨识效果。但在用上述方法进行高阶系统参数的辨识时,还存在扩张状态观测器参数不易调整的问题。笔者将串联型扩张状态观测器构成的自抗扰控制器运用于参数辨识的逐次求精法,能有效地辨识出系统的参数。特别是在辨识高阶系统参数时,具有扩张状态观测器在数易调的优点。     

积分时滞过程的非线性比例控制

对积分时滞过程提出一种非线性比例控制算法,该算法只有一个可调参数,简单且实现容易。仿真结果显示该控制结构具有良好的设定值跟踪特性,并且对时滞偏差具有很强的鲁棒性能。最后简要讨论了抗负载干扰的性能。