分数阶控制器参数整定策略研究

对分数维的分数阶系统的研究吸引了越来越多的研究者。分数阶PIλDμ控制器是整数阶PID控制器的一般形式,较整数阶PID控制器具有优越性,但对其整定方法的研究还很少。基于改进的随机搜索方法,实现了分数阶控制器包括积分次数、微分次数五个参数的优化整定,获得了良好的整定效果。仿真实验证明了提出的整定策略的有效性。同时通过比较说明在被控系统有非线形环节的情况下采取分数阶PIλDμ控制器往往能获得更好的控制效果。     

分数阶PID控制器参数的自适应设计

分数阶比例-积分-微分(proportional-integral-derivative,PID)控制器是整数阶PID控制器在复数域的推广,通过引入两个可调参数λ和μ使得控制器参数整定范围变大,但使得参数设计变得更加复杂。针对分数阶PID控制器的特点,提出了一种参数自适应的改进型差分进化算法整定方法,在目标函数的选取上,针对传统时间与绝对误差乘积准则对超调量控制不足,引入误差与控制信号加权,分别对整数阶和分数阶被控模型进行理论分析和数值仿真,仿真结果证明了该控制器参数设计方法的有效性和准确性。     

基于混沌PID参数寻优的伺服系统控制方法研究

利用混沌运动遍历性和随机性的特点,对PID控制器进行参数寻优。在满足系统稳定前提条件下,通过利用混沌运动的粗寻优和细寻优,最终可以找到性能指标最小的一组参数。把这组参数就作为PID控制器的主要参数。仿真结果证明此方法可以快速稳定地实现PID参数寻优整定,而且所得参数的控制效果与传统参数整定方法相比在响应时间、超调量等方面效果更好。     

欠阻尼对象的最优PID控制器参数整定方法

研究了带有纯延迟的欠阻尼对象最优PID控制器的参数整定及性能鲁棒性评价问题。首先依据频域判据，确定保证闭环系统稳定的PID控制器参数域，然后采用全局寻优的遗传算法，获得ITAE指标最优的PID控制器参数。采用蒙特卡罗随机实验方法，对模型参数在有界范围内摄动时的性能鲁棒性进行了定量的比较和评价。仿真结果表明，本文方法具有良好的动态性能，在对象参数摄动时与极点配置方法和幅值相位裕量方法相比具有较好的性能鲁棒性。     

基于迭代学习控制的PID控制器设计

针对传统的经验PID整定方法,提出了一种新的PID参数整定算法。该算法首先利用PD型迭代学习控制来进行期望轨迹的跟踪控制,然后根据迭代学习控制的输入输出数据序列,通过强跟踪滤波器来进行参数辨识,可获得对应于期望轨迹的优化的PID控制参数。给出了迭代学习控制的收敛条件,以及如何利用强跟踪滤波器来进行参数辨识。仿真和实验结果表明,采用该算法设计PID控制器,被控系统可以获得较佳的动态性能和较强的鲁棒性。     

基于阶跃跟踪响应的PID控制器性能评价与调节

对阶跃跟踪扰动下的PID控制器性能评价与调节方法进行了研究。首先给出一种由系统闭环阶跃响应数据辨识过程阶跃响应系数的方法。基于辨识得到的过程阶跃响应系数,给出了求取PID/PI控制系统最佳控制性能(SSE指标意义下)和最佳控制器参数的方法。最后给出了对PID/PI控制器阶跃跟踪性能进行评价和调节的流程。仿真实验验证了方法的有效性。     

求PID参数新方法

根据闭环频谱要求 ,给出一种新的基于闭环增益成形的PID参数求解方法。该算法避免了常规H∞控制算法中权函数的选择而对系统进行闭环增益成形 ,其核心是确定闭环系统传递函数的最后希望的形状 ,用闭环系统具有工程意义的参数直接构造出鲁棒PID控制器 ,从根本上保证了设计出的控制器具有良好的鲁棒性和鲁棒稳定性。其求解过程简单 ,物理意义明显。     

智能PID控制在电石炉电极调节系统中的应用

针对三相电极电流耦合的电石炉系统,设计出一种智能PID控制器。该控制器首先采用实数编码的遗传算法优化PID控制器的参数,得到一组参数的最优值。然后以此最优值作为PID参数的初始值,结合积分分离的原则设计出一种模糊解耦推理规则对PID参数进行实时整定,以确保系统的响应具有最优的动态和稳态性能。对比仿真试验的结果表明,与常规的PID控制器相比,这种智能PID控制器用于电石炉控制系统可达到良好的动、静态性能和鲁棒性。     

基于动态神经网络的PID参数整定与实时控制

提出了一种基于对角回归神经网络的PID控制器结构,给出了PID参数在线自整定的学习控制算法。为检验控制效果同时还使用了静态BP网络来整定PID参数,并在Matlab环境下,分别建立了基于对角回归神经网络和BP网络的液位实时控制系统。实际的控制效果说明,基于动态网络的PID控制器工作稳定,具有较好的鲁棒性。     

基于混沌的白适应模糊PID参数寻优研究

针对自适应模糊PID控制器提出了一种基于混沌变量的优化算法.首先,利用混沌运动的遍历性特性,基于混沌优化方法进行PID控制器设计.在系统稳定的条件下,通过粗调和精确搜索可以找到具有最小参数的最佳控制器.这些参数被用来作为自适应模糊PID控制器的最佳参数.然后,按照自适应模糊控制方法,控制律及其参数可以被确定.仿真实验结果显示,该方法能够达到所要求的指标,其有效性得到了证明.     

基于群体智能免疫算法的PID自整定

传统的PID整定方法得到的结果通常不是最优参数,很多学者采用遗传算法和模拟退火方法来解决这个问题.针对遗传算法很容易陷入局部最优值和模拟退火算法收敛速度慢这些缺点,融合了粒子群算法和人工免疫机理的优点,提出了一种基于群体智能的免疫算法,对典型二阶对象进行PID控制器参数优化整定.仿真结果证明了提出的算法有效可行.     

基于混沌优化的自主式小车智能控制系统研究

针对自主式小车作业过程会受到环境的影响且控制系统具有未知性、多变量、随机性和非线性的特点,将模糊控制器和模糊神经网络相结合构成双环串级的闭环形式,利用一种改进的变尺度混沌优化算法对两个控制器参数进行整定,以实现复杂系统的优化控制.该算法简单,不依赖对象的精确数学模型,避免了设计过程中大量的参数调试工作.仿真和实验结果表明:系统具有响应速度快,超调量小、跟踪性能好的特点.     

基于频域的PI控制器整定方法研究及仿真

提出了一种基于频域的PI控制器参数整定方法。以典型的一阶惯性加滞后系统为被控对象,综合考虑系统设定值响应和扰动响应,以ISE为性能指标,结合求解幅值裕度和相位裕度的简化公式,利用Nelder-Mead单纯形优化方法搜索给定幅值裕度下的最优相位裕度,整定PI控制器参数;通过与几种整定方法对比,验证了该整定方法使得制系统具有良好的控制效果和较强的鲁棒性;对中央空调系统中几种高阶系统模型进行简化,利用该整定方法进行仿真试验,进一步验证该方法的可行性。     

一种自校正PID控制器设计与仿真研究

介绍了一种基于改进Ziegler-Nichols参数整定方法的自校正PID控制器。给出系统的ARX模型,引入带遗忘因子的最小二乘实时参数估计算法和增量式PID控制算法;给出改进的Ziegler-Nichols整定方法,建立临界增益和临界振荡周期与系统参数之间的关系式。以其在变风量空调系统的变频风机—管道静压控制回路中的应用为例,进行MATLAB仿真。仿真结果显示,自校正PID控制系统能够实时估计被控对象的参数,实时整定控制器参数,适应被控过程的变化,具有较强的实时参数估计和自校正能力。     

基于改进粒子群算法的快速反射镜自抗扰控制

为了提高快速反射镜(fast steering mirror, FSM)的跟踪精度和扰动抑制能力, 建立了基于自抗扰控制器(active disturbance rejection control, ADRC)的FSM闭环控制系统, 并对ADRC的参数整定方法进行研究。由于ADRC参数用试凑法整定效率低, 用粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法整定容易陷入局部最优, 因此提出一种惯性权重基于箕舌线调整的改进PSO(improved PSO, IPSO)算法。通过系统仿真实验, 在考虑卫星平台振动的情况下, 采用基于IPSO、PSO的ADRC和传统比例-积分-微分(proportion integration differentiation,PID)控制器分别控制FSM。结果表明, 在跟踪不同频率的高频正弦信号时, 采用基于IPSO的ADRC控制的FSM跟踪精度相较其他两种控制器控制FSM的跟踪精度均有明显提升。     

动基座光电跟踪装置的满意PID解耦控制

为了减小基座扰动和转台框架间的非线性耦合因素对动基座光电跟踪装置稳定跟踪性能的影响,设计了一种多指标约束下的满意PID解耦控制器。首先,通过分析框架间的运动学以及动力学关系,建立了转台系统的数学模型;其次,采用具有前馈项的控制输入变换实现系统模型的扰动解耦,并利用极点区域与输出方差上界指标约束下的H∞优化理论及线性矩阵不等式方法对PID跟踪控制器参数进行整定。最后对所提控制方法进行仿真验证,结果表明了其有效性和实用性。     

双级矩阵变换器的神经元PID闭环控制研究

为了提高双级矩阵变换器(TSMC)对电网电压突变以及负载扰动的鲁棒性,引入了神经元PID控制器.建立了基于d-q坐标系的TSMC闭环控制系统,利用神经元PID控制器对输出给定电压d,q分量进行跟踪控制.通过MATLAB/SIMULINK仿真将其分别与TSMC开环系统响应和采用PI控制器的TSMC闭环系统响应进行比较,仿真结果表明采用神经元PID控制器能使系统取得较好的动、稳态性能并具有较强的鲁棒性.     

一种改进的基于优化的PID参数整定方法

提出了一种改进的鲁棒PID整定方法,该方法通过使开环传递函数的奈奎斯特曲线与实轴交点的绝对值最小化,来求取各个PID参数。由于该方法的稳定裕量是通过取明确依赖于频率的模型来获得,从而避免了陷入保守性。仿真结果表明,使用提出的控制器整定方法,在命令输入和负载干扰发生阶跃变化时,控制系统都有很好的动态响应,同时在系统参数发生变化或存在未建模动态时,也能保证系统的稳定鲁棒性。     

一种改进的鲁棒分散PID控制器的设计

针对复杂的多变量化工过程控制,通过对有效传递函数方法的改进,得到了一种鲁棒性较高的多变量分散PID控制器设计方法METF(改进的有效传递函数法).在有效传递函数方法的基础上,首先导出了多变量FOPFD(一阶加纯滞后)和SOPTD(二阶加纯滞后)对象的传递函数到状态空间表达式的-种转换通式:再由多变量PID控制系统的结构的统一性,推导出整个系统的闭环状态空间表达式,便于求职各种综合崜能指标,并在此基础上对PID整定公式中的幅值裕度进行多目标NLJ寻优:最后利用完整性判据鉴定参数整定结果.仿真实例证实了改进方法的有效性,鲁棒性和通用性.     

基于广义预测的非线性解耦PID控制

针对一类非线性多变量离散时间动态系统,提出了基于神经网络的非线性多变量PID解耦控制方法。该控制器是由常规PID控制器与解耦补偿器、未建模动态前馈补偿器组成,而PID参数的整定是通过广义预测的方法实现的。同时给出了该控制方法的闭环系统的稳定性和收敛性分析。最后通过仿真实例验证了所提方法的有效性和可行性。