基于神经网络Smith预估器的预测控制

针对非线性系统时滞问题,给出了一种新型的单神经元Smith预测控制算法.神经网络的预测控制器由不完全微分的单神经元自适应PID控制器和神经网络的Smith预估器组成.预估器对输出进行多步预测,控制器超前动作以消除时滞对系统的影响.不完全微分的单神经元自适应PID控制器通过改进的Hebb学习规则实现其权值调节,通过权系数的在线调整实现自适应控制.仿真实验证明了该方法具有较快的响应速度和较好的响应性能.     

气动人工肌肉手臂的神经网络Smith预估控制

针对含时滞d的1关节气动人工肌肉(PAM)手臂,用三层递归神经网络(RNN),建立PAM手臂包含时滞的模型(即非线性Smith预估器),并超前d步预测PAM手臂的输出角度.将此超前d步的预测值作为反馈量,与设定值相比较得到的误差作为PID控制器输入量,实现Smith预估PID控制.同时每一步都用RNN模型当前时刻的输出值与PAM手臂当前时刻实际输出值之差的平方做为RNN权值的在线调整准则对RNN预测模型的权值进行在线调整,以自适应PAM手臂的不确定性和时变性.使用Matlab通过串口和研华亚当模块对实物PAM手臂进行控制,控制效果表明所提出的Smith预估PID控制算法比常规PID控制算法的性能有显著提高,证明所提出的算法是有效的和切实可行的.     

一种自调节灰色预测PID控制器

为提高传统PID控制的性能及扩大其适用范围,提出一种结合传统PID控制、灰色预测和全程快速非线性跟踪．微分器的自调节灰色预测PID控制器。利用灰色预测对系统的输出偏差和预测偏差进行合成形成一个综合偏差,用来代替传统PID控制中的实际偏差项。这样控制器既有预测系统未来行为的功能,又能根据预测模型精度自动调节控制器参数,能有效减小预测误差对系统的不利影响。同时用非线性跟踪．微分器代替差分法来提取微分信号,提高了微分信号的品质。仿真结果表明,与传统PID控制器相比,该控制器可获得更为优良的动态性能。     

多变量动态矩阵控制算法研究

研究精馏塔的优化控制问题,由于PID控制精度差,多变量解耦控制理想完全解耦难以实现,预测控制存在模型失配,参数与工程指标联系不紧密的缺点,提出基于PID的多变量动态矩阵控制(DMC)策略.通过在DMC性能指标中引入预测输出误差项,利用PID指标改变传统DMC优化过程.上述算法兼具预测控制的解耦特性与PID控制参数工程意义明确的特点,加快了Shell原油精馏塔响应速度,消除了产品干点在设定值附近振荡,减少一个产品干点改变致使另一产品干点波动的现象.同时改进算法与传统预测控制器结构类似,便于广大工程人员设计实现.     

一类基于Smith预估器的神经元控制器的实现研究

本文提出一种基于Smith预估器的神经元控制器的实现方法,该神经元控制器的控制算法是不完全微分先行PID控制.利用MATLAB仿真软件对该控制器在电加热炉中的应用进行仿真研究.仿真结果表明,该控制器具有Smith预估控制和神经元控制的优点.     

网络控制系统的自整定PID 控制器设计

结合广义预测控制（GPC）方法和PID反馈结构,设计了一种具有预测功能的PID控制器,PID参数根据未来时刻的预计输出误差进行整定.控制器导出多步控制序列,置于执行器端的延迟补偿器根据网络时延从控制序列中选择控制信息并作用于控制对象,从而对时延进行补偿,使控制性能得到极大改善.控制器结合了PID控制和预测控制的优点,具有较强的鲁棒性和工程意义.最后通过构造Lyapunov函数对闭环系统的稳定性进行了分析,并通过仿真验证了该算法的有效性.     

基于Matlab双容液位系统控制方法研究

本文利用MATLAB/Simulink工具对双容水箱液位控制系统进行了单回路PID控制、串级PID控制、基于Smith预估器的PID控制仿真和对比分析.仿真结果表明:对于控制双容水箱液位系统等大延迟二阶对象系统时,基于Smith预估器的PID控制方法和串级PID控制方法都是比较有效的.     

蒸发器过热度时滞系统的动态矩阵控制研究

针对蒸发器过热度具有大纯时延的特点,提出采用预测控制的方法。根据对象的输入输出数据辨识出蒸发器过热度对象的动态模型,再根据动态矩阵控制（DMC）的预测模型预测出系统未来时刻的输出,从而达到将过热度控制在目标范围内的要求。实验结果表明,采用DMC的控制方法,系统运行稳定,抗干扰性强,与常规PID控制相比,DMC的控制精度高,控制效果更佳。     

针对大滞后系统的改进内模控制算法研究

针对工业过程中较难控制的大滞后系统,提出了一种改进内模控制的方法.方法首先引进导引曲线解决系统快速性与超调之间的矛盾,然后再引进被控对象的参考模型与给定滞后,将导引输出与参考模型取偏差作为控制回路A,再将给定滞后与被控对象取偏差作为控制回路B,最后再基于内模控制的原理分别针对回路A与回路B设计内模控制器,在将二者控制器的输出取和作为总的控制器.上述方法解决了在大滞后系统的情况下传统内模控制很难取得良好的控制效果,并改善了传统内模控制下稳态时间较长的缺点.最后将上述方法与传统PID结合Smith预估控制及传统内模结合Smith预估控制的控制效果进行对比.仿真结果表明,所提控制方法可以有效地改善大滞后对象的控制效果,提高了系统的鲁棒性和抗干扰特性.     

一种新型的二维PID模糊控制器

通过对常规PID控制器的结构分析,设计出一种新型的二维PID模糊控制器,其结构形式简称为fuzzy PD+ fuzzy ID型.根据模糊规则的图解分析,提出fuzzy ID控制嚣的输入变量(偏差和偏差变化加速率)与输出变量之间的控制结构,并确定两控制器的模糊控制规则的相似性.通过对该PID模糊控制器的结构分析,给出与常...     

火电厂过热汽温的优化控制算法研究

由于火电厂过热蒸汽温度控制具有大延迟、大惯性、非线性、强时变性的特性,传统PID控制算法难以实现良好的控制效果。为了优化火电厂过热汽温控制,提出了一种基于DMC的改进串级PID控制算法。该算法采用DMC改进主控制器输入参数,预测未来输出值,通过预测值与实际值的差值实现输入参数的校正。仿真结果分析表明,该算法与传统PID控制算法相比降低了过热蒸汽温度的超调量,缩短了汽温控制的过渡过程时间,提高了控制系统的抗扰动能力,使控制系统的动态性能和静态性能有了极大改善。     

一种新型非线性Hammerstein系统动态矩阵控制算法

将动态矩阵控制策略(DMC)推广到由一个非线性静态多项式函数和一个线性动态阶跃响应环节组成的非线性Ham-merstein系统,详细地给出了该新型非线性Hammerstein系统动态矩阵控制算法(NLH-DMC).把NLH-DMC应用于一套强非线性pH中和过程,给定值跟踪和抗干扰仿真结果表明,NLH-DMC比线性DMC(LDMC)和过程控制领域常用的非线性PID(NL-PID)具有更好的控制性能.进一步的仿真实验证实,NLH-DMC不仅具有良好的控制响应,而且在存在较大模型误差时仍具有很好的稳定性及鲁棒性.     

基于变结构径向基函数网络的船舶运动预测PID控制

针对船舶在海上运动的大时滞和动态时变等特点,提出基于一种变结构径向基函数(RBF)神经网络的预测PID控制器.通过建立反映系统动态变化的滑动数据窗口,在线序贯学习窗口内的数据,动态调整隐层节点与隐层至输出层的连接权值,得到结构可自适应变化的RBF网络.将该变结构RBF网络用于预测PID控制器中系统状态的在线多步预测,通过得到的预测模型灵敏度信息在线调整PID控制器参数以控制系统的输出.将该控制器用于船舶航向跟踪控制的仿真实验,结果表明该控制器具有良好的的适应性和鲁棒性.     

史密斯模糊整定PID控制器的设计及仿真

对传统的史密斯预估器进行改良.针对传统的史密斯控制系统过分依赖被控对象的精确数学模型、以及当预估器与实际对象有差异时控制效果不佳的缺点,提出了史密斯纯滞后补偿和模糊整定PID参数原理相结合的集成控制算法,该算法将该模糊自适应整定PID控制器引入史密斯控制系统中,用模糊控制器取代原系统的控制器;并将该方法用于激光晶体生长系统的直径调节器中,结果表明,该系统同时兼顾了史密斯控制和模糊控制的优点,对纯滞后、参数时变的激光晶体生长系统有很好的控制作用.     

DMC控制器的一种新的无扰切换方法

介绍了ＤＭＣ／ＴＩＤ／ＭＡＮ多控制器结构中各控制模式之间的无扰切换方法,其中,重点就两种ＤＭＣ控制器的无扰切换方法进行了论述,并给出了等价性证明,在此基础上,提出了一种新的改进无扰切换方法,并给出了仿真结果。     

Dynamic matrix control of diaphragm-type chlorine/caustic electrolysers

Dynamic matrix control (DMC) is now widely used in industrial control, and when properly applied results in significant savings due to improved efficiency and reduced off-spec product. The objective of this paper is to implement MIMO DMC on a simulated diaphragm-type chlorine/caustic electrolyser. A comparison between the MIMO DMC and traditional multi-loop SISO PID control strategy shows greatly improved controller performance and cell efficiency using DMC, which will result in reduced operating costs and increase cell diaphragm lifespan.     

Comparative evaluation of advanced process control techniques for alumina flash calciners

Few examples of advanced control methods have been reported in the alumina processing industries. Alcoa of Australia Limited in its Western Australian operations has traditionally employed classical methods in its feedback strategies. Three control algorithms, proportional-integral-derivative (PID), dynamic matrix control (DMC) and self-tuning control (STC), were compared in the regulation of calciner furnace temperature at the Wagerup Alumina Refinery of Alcoa of Australia to assess the potential application of advanced control methods. The evaluation was carried out under both fixed and varying production conditions using process dynamic models obtained from identification experiments based on pseudo-random binary input (PRBI) disturbing signals. Measures were defined for controller performance, robustness and complexity. DMC delivered best performance, closely followed by the optimised PID controller. An explicit STC performed poorly, as the near minimum variance nature of the algorithm imparted too much control energy to the process. All the three controllers performed significantly better than the PID control achieved with tuning parameters currently implemented in the refinery.     

在线自调整模糊-PID控制器的设计

提出一种带修正因子的在线自调整模糊－ＰＩＤ控制器的设计,即将模糊控制器与ＰＩＤ控制器考虑一个系统中,通过在线调整协调因子改变上述两个控制器输出的权重,同时在模糊控制器环节采用修正因子对其输出在线调整。仿真证明,该方法具有算法简单、控制器质较好等优点。