PEMFC输出功率的二自由度PID控制

为提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)的输出性能,对于其输出功率的一阶滞后数学模型,进行二自由度PID控制方案设计.针对二自由度PID控制器参数整定过程中存在的不足,提出一种基于自适应遗传算法的二自由度PID控制器设计.仿真结果表明,经优化整定后的二自由度PID控制器,可使PEMFC的输出功率能较好地跟踪给定期望值的变化,同时也可更好地抑制外扰.     

带Smith预估器的模糊PID组织温度控制系统

针对激光热疗法中组织温度模型的纯滞后和大惯性,提出一种新颖的带Smith预估器的模糊PID控制系统.模糊PID控制器是由一个简单的模糊PI控制器和一个简单的模糊PD控制器并行结合而成.模糊PID控制器的增益通过解析推导与线性PID控制器的增益相联系.设计好的线性PID控制器的增益可用于在线设计模糊PID控制器.计算机仿真结果表明模糊控制系统在组织温度控制中比对应的线性PID控制系统鲁棒.     

自抗扰精密跟踪运动控制器的设计

为了提高非圆车削中快速伺服刀架的跟踪精度和抗干扰性,研制了一种自抗扰控制器。通过对执行机构建模分析,将模型中的非线性部分归结为系统的内扰,将加工过程中切削力干扰归结为系统外扰,设计出相应的扩张状态观测器,对系统内、外扰的总和做出实时估计和补偿。仿真实验表明,自抗扰控制性能优于传统的PID控制。通过DSP(digital signal processor)编程,将自抗扰控制器应用于非圆车削。切削加工试验结果表明,自抗扰控制具有良好的控制品质,快速伺服刀架跟踪精度控制在±5μm以内。     

基于粒子群优化的船舶PID自动舵的改进

受生物免疫反馈过程的启发,利用模糊逻辑的适应性,提出一种模糊免疫PID控制策略,并以此对传统的PID型航向自动舵进行改进.用一种模糊控制器来模拟免疫系统中的反馈机理,以航行的经济性为目标,采用线性递减权值策略的全局PSO算法,对控制器进行参数优化.并对比2种采用免疫PID控制器的系统组成方案,指明适用于船舶航向控制的控制系统形式.实验仿真结果表明:该控制器能很好地根据船舶动态特性的变化,自动地进行适应性免疫调节,具有跟踪速度快、航向控制超调小以及抗扰性强等优点.     

改进的加热过程模糊自调整PID算法及仿真分析

为解决工业控制中大惯性、纯滞后、参数时变的非线性受控对象难于控制的问题,提出一种改进的控制算法.该算法采用1个单输入3输出的模糊控制器结构代替3个单输入单输出模糊控制器结构,通过Mam-dani模糊推理运算自调整PID(Proportional Integral Derivative)参数,并结合Smith预估补偿控制作用,优化系统动态响应指标,改善了控制器性能.将其应用于注塑机加热过程的温度控制中,并与常规PID控制器和Smith预估PID控制器比较.仿真结果表明,该控制器各项性能均好于其他两种控制器,调节时间为420 s,超调量和稳态误差均为0,具有抗干扰性强和鲁棒性好等优点,为进一步改善注塑机加热过程的实际控制性能提供了理论依据.     

基于线性自抗扰的烷氧基化装置温度控制系统

烷氧基化装置温度控制系统具有大时滞特性,温度高效控制困难.建立系统数学模型;提出内环为PD控制器,外环为Smith预估器与线性自抗扰控制相结合的控制策略,以解决时滞系统采用自抗扰控制时扩张状态观测器输入信号不同步及Smith预估器抗扰能力差的问题;设计线性自抗扰控制器;从不同点加入扰动进行数值仿真实验,仿真结果证明了所提出方法的有效性.     

结晶器液位系统线性自抗扰控制仿真

连铸生产过程结晶器液位系统具有典型的非线性和模型的不确定性.为了提高系统的控制精度和抗干扰能力,设计了一种线性自抗扰控制器.通过对结晶器液位系统模型分析,得到二阶系统的传递函数模型,设计出三阶线性扩张状态观测器,可对未知扰动的观测结果作出实时估计和补偿,由此设计出线性自抗扰控制器.数字仿真实验表明,结晶器液位系统中,线性自抗扰控制系统波动幅度较小,恢复平稳时间短,具有很好的动态性能,比传统PID控制具备更好的抗扰能力.     

时滞系统的T-S模糊PID控制

以输出误差e、误差积累Σe、误差变化率△e为控制器输入,设计了三输入单输出的T-S模糊PID控制器。针对时滞系统,分别采用传统PID控制器、Smith预估补偿器、T-S模糊PID控制器进行控制并仿真比较,结果表明:T-S模糊PID控制器具有控制精度高、响应快速、适应性强的特点;当时滞系统的时滞发生较大变化时,控制器仍具有很好的控制效果,系统稳定。     

基于自抗扰控制器的感应电机变频调速系统

设计了由4个一阶自抗扰控制器构成的多环调速系统.该系统将电机模型中的交叉耦合项、易变参数以及负载统一归为未知"扰动",用自抗扰控制器的扩张状态观测器进行观测,并采用非线性状态误差反馈控制器补偿,实现控制系统的精确解耦和简单线性化.该控制方案不需要精确的电机参数,使得自抗扰控制器的设计能够独立于感应电机的精确数学模型.半物理仿真软件SaberDesigner中的器件级仿真实验表明,相对于经典PID控制器,自抗扰控制器对负载扰动和电机参数变化具有更好的鲁棒性和动态性能.     

电力系统自抗扰控制器

"自抗扰"控制技术是非线性PID控制技术的新发展,它基于扩张状态观测器,通过对模型不确定因素和外扰进行补偿,使得控制效果对外扰和不确定因素均有很好的适应能力.针对这一方法对于如何具体构造扩张状态观测器尚无明确结论以及还缺乏有实际背景的应用的现状,文章对构造低阶扩张状态观测器给出了一个充分条件,并以直流输电附加控制为背景设计了自抗扰控制器.交直流并行输电系统的仿真结果表明所设计的控制器具有良好的控制效果和很强的鲁棒性,可以更好地改善系统的动态特性,从而显示出这种控制方法在电力系统有着良好的应用前景.     

一类大时滞过程的预测PI控制器

针对较为常见的一类大时滞过程,提出了一种预测PI控制器.该控制器把PI控制器参数与Smith预估器参数有机结合起来,减少了控制器参数,从而避免了这些参数在整定时的相互影响,使得控制参数易于整定.仿真和应用结果均表明,该预测PI控制器在一类时滞过程控制中具有优良的性能.     

混沌优化Smith预估补偿器

一个控制系统的Smith预估补偿器参数如果选取不精确可能会导致控制器失效,针对这一问题,提出一种在线混沌优化Smith预估补偿器参数的方法.首先通过混沌映射对被控对象的阶跃响应曲线进行数学辨识得到其传递函数,然后依据辨识出的数学模型进行离线PID参数优化.当模型变化时,控制器可以自适应调节参数.此方法具有被控对象自动识别、系统针对性强、可以在线滚动优化等优点.分别以低阶和高阶数学模型为被控对象进行仿真,仿真结果表明,控制器具有较强的跟踪能力和鲁棒性.     

基于PSO-PID的ABR流量控制

针对高速通信网络的拥塞问题,设计了智能PID控制器对ATM网络中的ABR速率进行实时、在线调节.引入了Smith预估补偿器来消除往返传播时延对控制造成的不利影响.采用改进的粒子群优化方法对PID控制器的参数进行调节,所设计的控制算法不依赖于网络的数学模型,克服了ABR带宽、用户数量及传播时延等不确定因素对网络性能造成的影响,并确保了带宽的公平分配及链路的充分利用.仿真结果表明,闭环系统具有良好的稳态性能及抗干扰能力,网络的服务质量得到了保证.     

基于时滞补偿的气动系统位置控制仿真

为解决气动系统在控制过程中出现的时滞性、非线性性和外部干扰等问题,提出了一种基于时滞补偿的模糊比例-积分-微分(proportion integration differentiation, PID)控制的策略。首先,分析气动系统的工作原理,建立气动系统的机理模型。其次,针对气动系统存在的时滞特性,在Smith预估器的结构中引入干扰观测器,并使用改进的Smith预估器来补偿系统的纯滞后环节。最后,为提高位置控制精度,设计了具有自整定能力的模糊PID控制器。仿真结果表明,改进的Smith预估器与模糊PID控制相结合的策略能够保证系统的稳定输出,提高系统的抗干扰能力和鲁棒性。     

基于模糊控制的Smith预估器的改进研究

针对于燥系统具有不确定特性、大滞后的特点，提出了一种将模糊PID与模糊Smith预估器相结合的控制策略，实现了PID参数和Smith预估器滤波时间常数的在线整定，获得了比模糊PID控制、模糊Smith预估器控制更好的控制效果。仿真结果也证明了这一点．     

基于遗传算法自整定和Smith预估的EMCCD温控系统设计

针对EMCCD温度控制过程的时间滞后特性,根据热力学理论建立整个系统的数学模型,利用有限元仿真方法得到其传递函数,在此基础上采用遗传算法实现PID控制参数的在线自适应整定,同时结合Smith预估控制补偿由滞后环节产生的时间迟滞。采用Matlab对控制算法进行仿真分析,结果表明该方法较常规PID控制方法具有调整时间短、超调量小、抗干扰能力强等优点。设计基于单片机和TEC驱动模块的硬件电路将控制算法应用于EMCCD温度控制系统,相机实际制冷温度可达-12±0.1℃,图像本底噪声方差仅为18,实际应用结果表明温度控制系统是提升EMCCD相机成像性能的有效方法。     

基于Smith预估器的PCR仪时滞温控系统

为了解决聚合酶链式反应(PCR)仪温度控制中的纯滞后问题,在试验数据的基础上,基于Matlab搭建仿真模型.仿真结果表明,加入Smith预估补偿环节可以较好地解决纯滞后效应带来的积分累积问题.将仿真得到的方法移植到实际的控制中,可获得良好的控制效果.最后提出添加一个比例-积分-微分(PID)控制器的改进算法,用以解决Smith预估控制算法中鲁棒性不强的问题.     

微机染色控制系统设计

1 系统硬件结构 a.计算机部分（图1）。控制系统由加强型CMOS八位微处理器HD64180,两个28脚存储器插座,一个RS422串行口,一个RS423-A/RS232-C串行口和一个传感器及控制电路组成。     

史密斯预估器的鲁棒调整方法

提出了模型不确定时史密斯预估器的鲁棒PID调整.引入了等效增益脉冲时间延迟(EGPTD)的概念,并用于史密斯预估器的PID调整中的鲁棒稳定性控制.由于二阶脉冲时间延迟(SOPTD)系统广泛地用于描述工业过程,特别地开发了鲁棒调整在该系统中的应用.推荐的调整方法可以处理模型的所有参数同时不确定的情况.另一个重要的特点是本方法可以利用有效的PID调整规律.提供的仿真结果表明了本方法的正确性.