非线性动态增量内模控制算法及应用

为了提高非线性工艺对象的控制质量,基于动态增量内部模型提出一种非线性动态增量内模控制算法.其中,动态增量内部模型是利用一阶纯滞后模型建立;动态增量内模控制算法是依据该动态内部模型和传统内模控制算法原理设计.在对该动态增量内模控制系统的稳定性分析的基础上,选择一种具有高度非线性和时变性的生物反应器作为控制对象来检验其控制性能.仿真结果表明:动态增量内模控制算法的控制效果和抗干扰能力等均优于传统PID控制算法和人工神经网络控制等高级控制算法,具有较好的实际控制工程意义.     

时滞系统几种控制算法的相互关系及其近似实现

讨论了时滞系统的常规PID控制、Dahlin控制、Smith控制和内模控制 (IMC)之间的相互关系 .证明Dahlin控制是Smith控制的一个特例 ,Smith控制器的参数经过适当整定可以得到与Dahlin控制完全相同的结果 ;证明Smith预估控制具有内模控制结构 ,在一定条件下可以实现内模控制算法 .最后证明了Dahlin控制就是内模控制 .采用Taylor逼近和Pade逼近方法对纯滞后环节进行近似处理 ,给出了各种算法的简化形式 ,这些算法都可以用工业上常用的PID控制器来近似实现 .     

基于模糊PID的热水解反应控制算法研究

为减少超调量,缩短调节时间,提高系统的稳定性,提出一种基于模糊PID的控制算法,采用西门子S7-300可编程控制器PLC对系统温度进行控制.在控制回路上将原有的常规PID控制器加以改进,形成新的模糊-PID控制器,并与可编程控制器的逻辑判断指令相结合,使PID控制更为灵活,较好地满足生产过程的要求.仿真结果表明:该模型能够更好地缩短系统的响应时间且减少超调量,可以满足热水解反应釜生产过程中对温度的实时控制要求.     

基于自整定模糊PID算法的浓缩工艺温度控制研究

针对药浓缩工艺的温度变化过程,以蒸发室内温度为被控对象,建立温度控制数学模型.在模糊自整定控制算法基础上,引入了专家系统,提出一种专家自整定模糊PID控制算法,通过对调节阀的控制,实现对温度参数的精确控制.分别对常规PID算法、模糊控制PID算法、以及加入专家系统的智能模糊PID控制算法进行仿真分析和实验比对.实验结果表明,提出的自整定模糊PID控制算法,较常规PID控制算法,具有稳定性高、响应快、超调量小的特点.     

模糊自适应PID控制在电阻炉温控中的应用仿真

电阻炉是一个具有工作参数随炉温变化而变化的受控对象,具非线性和大滞后的特性,很难建立其精确的数学模型.本文设计了一种电阻炉温模糊自适应PID控制器硬件系统及控制逻辑,首先将电阻炉温度模型等效为一阶惯性滞后环节,根据系统误差e和误差变化率ec作为系统的输入量,然后采用一种模糊自适应PID控制方法,对PID的参数进行在线自动调整.为了验证设计系统的合理性,通过软件MATLAB对整个控制系统进行建模和仿真.仿真结果表明:设定电阻炉控制炉温为100℃时,采用传统的PID控制算法超调量为18.5%,经过600 s达到稳态;而采用模糊自适应PID控制算法的超调量基本为零,达到稳态时间为300 s,由此说明模糊自适应PID控制算法响应快、达到稳态时间短且稳态效果好;在仿真时间第600 s的时候对两种不同电阻炉炉温控制系统添加一个-5℃的干扰信号,模糊自适应PID控制系统波动小、恢复稳态时间短,说明其抗干扰能力强、鲁棒性好;因此,通过本文研究表明:将模糊自适应PID控制算法应用在电阻炉温度控制中,控制效果好、实用价值高.     

火电厂主汽压力的IMC-PI控制系统设计

针对电厂主汽压被控对象的大惯性、大滞后特点,采用炉膛辐射能作为中间被调量,构成了一种内模－比例积分串级控制系统。内回路采用比例积分控制,以快速消除燃料量引起的扰动;外回路采用内模控制,以有效地补偿对象的大滞后特性。采用具有纯滞后的一阶惯性环节作为广义被控对象的内部模型,给出了广义被控对象模型的建立方法及控制系统的设计步骤。对控制系统进行仿真试验,试验结果表明,所提出的控制方案有很好的克服扰动和给定值响应能力。     

内模-PID串级控制方法

将内模控制与串级控制相结合,为了发挥内模控制克服时间滞后方面的优良特性和串级控制良好的抗扰性,提出了内模-PID串级控制方法.PID控制调节系统的抗扰性,内模控制调节系统的鲁棒性,理论研究和仿真结果表明系统响应同时具有良好的抗扰性和鲁棒性,且参数整定简单.     

一种自适应PID算法

本文提出了一种基于内模控制原理的自适应PID控制算法。对于对象时滞时变、或模型与对象的阶次失配具有鲁棒性,并适用于非最小相位系统的控制。该控制算法设计简单,整定参数少。还可用于整定常规的PID控制器的控制参数。     

串级不稳定时滞过程的内模控制器设计

针对串级不稳定时滞过程研究了内模控制器的设计方法。该方法副回路采用传统内模控制,能及时快速消除内环干扰对系统整体控制性能的影响;主回路采用一种二自由度内模控制结构,将设定值跟随特性与干扰抑制特性解耦,控制器的参数整定不需要在两种特性之间折中选择,克服了传统内模控制的不足。理论分析和仿真结果表明,该方法不仅能有效减少控制器的个数,而且可使系统同时获得良好的设定值跟随特性、干扰抑制特性和鲁棒性。     

仿真转台用连续回转电液伺服马达预测滑模控制

针对飞行仿真转台用连续回转电液伺服马达自身存在高度非线性和摩擦、泄漏等外界因素导致的不确定性,不能建立精确的数学模型,以及传统控制策略效果不理想等特点,提出了一种预测函数滑模变结构复合控制策略(PFC-SMC)。电液伺服系统采用了具有状态反馈形式的内模控制理论结构,将内模控制思想和滑模变结构控制思想相结合,利用滑模控制克服外界干扰和参数时变性,利用预测函数控制算法设计内模控制器,实现系统高精度、高频响的跟踪控制,有效抑制了由滑模控制引起的抖振现象。仿真表明:与传统PID控制相比,PFCSMC复合控制算法有效提高了飞行仿真转台用电液伺服系统的低速稳定性和抗干扰能力,极大程度拓展了系统的频响,实现了伺服系统的精确控制。     

基于PSO-PID汽包水位系统优化控制

针对锅炉汽包水位控制动态响应缓慢、滞后大等问题,提出了一种将粒子群PSO（Particle Swarm Optimization,PSO）算法与PID控制相结合的控制策略,设计了一套PSO三冲量PID自适应控制器,实现对水位的控制。结果表明,PSO-PID算法在汽包水位控制上超调小,调整时间短。     

基于模糊自调整PID控制器的汽包水位控制

针对热电厂汽包水位波动频繁,模型复杂的特点,设计了汽包水位模糊自调整PID控制器。该控制器充分结合了PID控制器稳态精度高和模糊控制器鲁棒性强、响应速度快的优点。设计出的控制器在MATLAB仿真软件中进行仿真,从仿真效果上验证了所设计控制器的优越性。最后将得到的模糊控制算法运用到工厂所用的分散控制系统中,使用效果良好。     

锅炉汽包水位系统的预测函数控制

在给出具有可测干扰系统的预测函数控制(PFC)算法的基础上,结合预测函数控制、串级调节的优点,提出了锅炉汽包水位控制系统的PFC—PID透明控制策略:内回路采用PID控制快速消除给水流量的扰动,外回路采用带前馈补偿的PFC控制,可有效地克服汽包水位系统的另一主要扰动——蒸汽流量的扰动,同时PFC的强鲁棒性保证了在对象特性变化的情况下系统仍然具有良好的调节品质。计算机仿真结果显示了该控制策略的有效性和实用性。     

锅炉汽包水位MFAC-PID串级控制方案的仿真研究

针对被控对象特点改进了MFAC中的泛模型,给出的广义泛模型更好的处理被控对象中大的、不确定滞后。提出了锅炉汽包水位MFAC-PID串级控制方案,即内回路采用PID控制快速消除给水过程中的内在扰动,外回路采用带有前馈补偿的MFAC,可有效克服汽包水位系统中的蒸汽流量的外在扰动,同时实现无静差控制。计算机仿真结果表明该控制方案的有效性和实用性。     

锅炉汽包液位控制系统设计

汽包是锅炉系统受热并产生蒸汽的重要枢纽,控制汽包液位保持在设定的范围内,是锅炉系统安全、稳定运行的重要工作任务。本文分析研究了汽包液位与给水和蒸汽用量之间的动态关系,采用三冲量控制方式,结合微分先行-PID控制算法,基于西门子S7-300 PLC,设计了以锅炉汽包液位自动控制系统,系统投运后,有效提高了汽包液位的控制品质,取得了良好的应用效果。     

蒸汽锅炉汽包进水管孔裂纹分析与处理

针对某电厂35t/h循环流化床锅炉内部检验时发现汽包进水管孔裂纹问题,从裂纹产生的机理进行分析,为生产单位的锅炉汽包进水管孔裂纹提出详细的检修方案,消除了汽包进水管孔裂纹对锅炉安全运行的威胁,取得了良好的经济效益;同时,为锅炉设计人员提供了锅炉生产运行中的第一手资料,从而在锅炉设计中采取有效措施,在设计环节中尽可能减小温差应力对汽包进水管孔的影响,以确保锅炉的安全、经济运行．     

Robust tracking control for micro machine tools with load uncertainties

The quality of the micro-mechanical machining outcome depends significantly on the tracking performance of the miniaturized linear motor drive precision stage. The tracking behavior of a direct drive design is prone to uncertainties such as model parameter variations and disturbances. Robust optimal tracking controller design for this kind of precision stages with mass and damping ratio uncertainties was researched. The mass and damping ratio uncertainties were modeled as the structured parametric uncertainty model. An identification method for obtaining the parametric uncertainties was developed by using unbiased least square technique. The instantaneous frequency bandwidth of the external disturbance signals was analyzed by using short time Fourier transform technique. A two loop tracking control strategy that combines the μ-synthesis and the disturbance observer (DOB) techniques was proposed. The μ-synthesis technique was used to design robust optimal controllers based on structured uncertainty models. By complementing the μ controller, the DOB was applied to further improving the disturbance rejection performance. To evaluate the positioning performance of the proposed control strategy, the comparative experiments were conducted on a prototype micro milling machine among four control schemes: the proposed two-loop tracking control, the single loop μ control, the PID control and the PID with DOB control. The disturbance rejection performances, the root mean square (RMS) tracking errors and the performance robustness of different control schemes were studied. The results reveal that the proposed control scheme has the best positioning performance. It reduces the maximal errors caused by disturbance forces such as friction force by 60% and the RMS errors by 63.4% compared with the PID control. Compared to PID with DOB control, it reduces the RMS errors by 29.6%.     

汽包水位模糊控制研究

针对汽包水位控制系统优化问题,基于模糊控制理论设计了一种二输入、三输出模糊自整定PID控制器,建立了汽包水位模糊自整定PID控制系统.并对基于传统PID控制和模糊自整定PID控制进行仿真对比分析.结果表明:模糊自整定PID控制可以很好地改善控制系统的动态和静态特性,使汽包水位的稳定性明显提高.     

基于内模原理的PID控制器参数整定

基于内模控制原理,针对一大类开环稳定的最小和非最小相位系统,给出了一种PID控制器的参数整定新方法,推广了已有的结果。新的整定方法分别应用于电厂煤粉炉主汽温串级控制系统、流化床锅炉床温控制系统和床压控制系统的仿真研究,与Zieger-Nichos法和Cohen-Coon法的对比结果均表明:所整定的PID控制系统具有更好的调节品质,在系统特性变化的情况下具有更强的鲁棒性和抗干扰能力。     

基于C＋＋ Builder的锅炉监控系统的设计与实现

针对上海新奥托实业有限公司的EFPT-1-01型过程控制实验装置开发了一套计算机监控系统,该系统能够对锅炉运行中的温度、液位、压力、流量、阀门开度以及马达频率等参数进行在线检测,并可实现对锅炉液位和温度的定值控制。在监控系统中对实验装置的不同对象模型采用了不同的控制算法,其中锅炉液位系统采用了改进的PID算法,锅炉温度系统采用了模糊算法,通过实验调试,控制曲线超调小,过渡时间短,控制效果比较理想。