PID-DMC算法及其在液位控制系统中的应用

提出了一种新的带PID校正环节的DMC算法，论述了其原理并将其应用于实际液位控制系统，实现了系统在模型失配明显的情况下对二阶液位对象的有效控制。由于控制阀的非线性特性使得本实验中的液位对象具有时滞弱非线性特性，常规DMC算法控制存在明显的模型失配问题并影响了系统的控制性能。为此在常规DMC算法中引入PID环节，从而得到了一种新的PID—DMC算法。实验结果表明该算法能有效改善系统在模型失配情况下的控制性能，且算法简单易行，在线计算量小。     

电厂锅炉燃烧过程控制改进方案及实现

针对锅炉燃烧系统多变量、强耦合、大时滞的复杂特性,提出一种多变量时滞对象的控制方法,以动态风煤比的形式对燃烧过程实施先进控制。所实现的改进的多变量Smith预估算法有效地克服了模型失配对控制的不利影响;多模型智能控制解决了在负荷变化时对象模型的参数不确定性。对某热电厂锅炉燃烧过程的控制结果表明,该方法易于工程实现,适应性强,控制效果优于原DCS系统的PID控制。     

大时滞过程的增益自适应内模控制算法的研究与实现

针对大时滞、慢时变对象稳态增益改变对系统性能的影响，提出一种具有三级低通滤波的增益自适应内模控制算法。通过自适应辨识机构识别和计算被控对象稳态增益，自动整定控制器和对象模型增益，使大时滞系统在增益变化较大且模型参数失配的情况下，仍具有良好的跟踪性和鲁棒性。仿真结果表明：增益自适应算法投入后，能有效地克服大增益变化对系统控制性能的影响，明显改善系统的控制品质，证明了该控制算法的有效性和可行性。     

采用Smith预估器模型的时滞系统自适应控制

在实际生产控制系统中时滞现象相当普遍,而传统的PID控制方法对时滞系统的控制很难达到满意的效果且易引起系统的不稳定.Smith预估器是一种广泛应用于时滞系统闭环控制的有效方法,但存在预估器模型和被控对象参数不匹配时系统控制特性的劣化甚至发生振荡发散的问题.本文提出了一种基于李雅普诺夫稳定性理论,用于改善Smith预估器参数失配时控制特性的模型参考自适应控制方法,阐述了其基本原理并推导了1阶系统的自适应律,然后通过数值仿真计算进行了验证.理论分析推导和仿真计算结果表明,Smith预估器和自适应控制方法的结合明显改善了对时滞系统的控制性能,防止了系统的不稳定性,因而在一定程度上解决了Smith预估器存在的上述问题,取得了较好的效果,有望在实际的时滞系统和设备的过程控制中得到广泛的应用.     

基于继电辨识的大时滞对象的内模控制

采用改进的饱和继电反馈实验辨识高精度的过程模型，将内模控制与Smith预估控制器相结合，提出了一种适用于大时滞对象的内模控制结构，并按内模控制结构设计控制器。仿真实验表明该控制结构可获得比Smith预估控制更好的动态性能、鲁棒性和抗干扰性能，为大时滞对象的控制提供了一种新的实用方法。     

基于互质分解法的内模控制系统的研究

本文针对内模控制在工业领域中应用的局限,结合现代频域理论的知识,提出了基于互质分解法的二自由度内模控制结构。仿真表明,此方法不仅对具有大时滞和非最小相位的对象有较好的控制效果,而且对干扰和模型失配具有较强的鲁棒性。     

高阶模糊内模预测控制算法及在间歇造气炉中的应用

针对大时滞系统,提出一种高阶模糊内模预测控制算法.通过引入智能因子,被控对象的高阶模糊内部模型可实时预测对象输出,在线修正模型失配,从而克服时滞因素的不利影响.将算法应用于化工间歇造气炉集散控制系统中,现场运行结果验证了算法的实用性.     

一类工业过程预测控制的闭环分析

该文定量分析了一类典型工业过程预测控制系统的闭环性能,文中首先基于广义动态矩 阵控制系统的内模控制结构和控制器的最小化形式,导出了一阶惯性加时滞的典型对象预测 控制的闭环传递函数,在此基础上,给出了预测控制中主要设计参数与闭环动态响应和扰动抑 制时间的解析关系以及关于闭环系统鲁棒性的三个定理,提出了对增益或时滞失配允许范围 的搜索算法,从而为分析和设计预测控制系统提供了理论依据.     

基于改进分形预测的板厚优化控制

针对热连轧机监控厚度自动控制(automatic gauge control,AGC)系统存在时滞、参数失配问题导致出口板厚控制精度低和超调震荡问题,首先,提出基于综合小波互相关度的时滞评估方法来确定滞后步长;然后,引入分形外推插值算法给出了考虑时滞的预测模型,并利用混沌优化算法确定分形外推插值算法中的垂直尺度因子;最后,利用阶梯式动态矩阵控制(dynamic matrix control,DMC)优化PID控制器参数,使得PID控制器参数能够根据不同工况变化自适应调整.仿真结果表明,与传统监控AGC,Smith–AGC和IFEIP–AGC(改进分形外推插值预测,IFEIP)相比,本文方法有效地缓解了由时滞引起的出口板厚控制超调和震荡现象,并且在有外部干扰及系统时滞参数失配情况下,具有较好的动静态特性.     

NCS系统中二自由度内模控制器的优化设计

针对网络化控制系统中网络时滞与对象模型不确定性,提出了一种二自由度内模控制器的优化设计方法。该控制器能够实现设定值跟踪与扰动抑制过程解耦,同时在对象模型失配情况下,系统具有较强的鲁棒稳定性。对于控制器的参数采用了混沌算法进行优化,以直线伺服系统为对象的仿真实验证实了此方法的可行性。     

纯滞后过程控制算法的研究

介绍了工业过程控制中PI控制算法、Smith预估控制算法和采样PI控制算法。给出了采样PI控制算法及控制原理，分析了控制器参数对控制性能的影响，给出了控制器参数选择的方法。并利用：Matlab选取典型一阶纯滞后对象，在控制对象纯滞后时间和增益改变时进行了动态仿真。仿真结果表明，采样PI控制和Smith预估控制具有较强的鲁棒性，而且算法简单、容易实现．所以更适用具有纯滞后的工业过程控制。     

无辨识自适应控制预估算法及应用

借助Smith预估思想,将无辨识自适应控制算法推广到大纯滞后系统.为解决Smith 预估器对模型的依赖问题,引入搜寻算法,提高了预估算法的鲁棒性和适应能力.给出了仿真 研究及具体工业应用结果.     

加热炉网络控制系统的最少拍响应控制策略

研究加热炉网络控制系统的最少拍响应控制策略。推导了加热炉网络控制系统的频域和离散型状态方程的数学模型,并采用时间戳神经网络,对不确定、时变的网络信息传输延时进行预测。重点研究了具有最少拍响应的数字控制器设计方法,导出了数字控制器控制算法。仿真结果表明,提出的控制算法实现了加热炉精确的温度控制,无稳态偏差,并具有良好的动、静态特性。     

面向网络诱导时延和数据包丢失补偿的网络化广义预测控制

针对网络化控制系统中存在的网络诱导时延和数据包丢失, 考虑了网络化广义预测控制问题. 基于多个数据打包传送的通讯方式以及网络诱导时延和数据包丢失预先可知的假设, 提出了一种采用最小预测步长和预测控制增量向量分别补偿网络诱导时延和数据包丢失对系统性能影响的新方法, 给出了相应的网络化模型预测算法和网络化滚动优化算法, 对于被控对象参数未知或缓慢变化的情况, 给出了基于递推最小二乘辨识改进算法的网络化反馈修正算法, 通过仿真验证了所提出网络化算法的有效性.     

基于UDP传输协议的网络时延仿真研究

在基于UDP传输协议的各种网络中,数据包传输的时延是随机的,为了能够研究不同的控制算法对远程控制系统的影响,就必须保证远程控制系统中网络时延环节的一致性,为此必须对网络时延进行仿真.使用结构数组对网络时延进行了仿真.将数据报的信息存放在与其网络时延相对应的结构数组元素中,在每个采样点系统只使用结构数组相应元素中的信息,实现了对数据包网络时延的仿真.在基于时间驱动工作方式的控制系统中,可以采用这样的方法实现UDP传输协议下的网络时延仿真.     

先进控制算法的研究

DMC预测控制算法能够较好改善纯滞后复杂对象的控制效果.基于LabVIEW设计实现了DMC、DMC-PID、差分方程MPC等高级控制算法.利用LabVIEW对以上算法进行仿真,并选取一阶纯滞后模型作为控制对象进行控制效果检验.实验结果证明以上控制算法较常规PID有较好的控制效果.     

Experimental comparison and application of various parameter-adaptive control algorithms

Various recursive parameter estimation algorithms and controller design procedures can be combined to build up parameter-adaptive control algorithms. Two parameter estimation methods and six control algorithms have been selected, taking into account good convergence properties and small computational expense and regarding the conditions for closed-loop identification. The resulting 12 parameter-adaptive control algorithms are compared and tested with a process computer in on-line operation with analog simulated stable and unstable processes for stochastic disturbances and step changes of the reference signal. The results are very promising. In many cases a good control performance is achieved. As a priori knowledge only the sampling time, the process model order and time delay and in some cases a weighting factor for the process input signal are required. Some parameter-adaptive control algorithms with good properties are applied to digital adaptive control of an air heater. Conclusions are given for the selection of parameter-adaptive control algorithms, depending on the type of process and its disturbances.The adaptive control algorithms may be applied for adaptive control of constant and time variant, linear and weakly non-linear stable and unstable processes with process computers or micro computers or for self-tuning of control algorithms or tuning of conventional analog PID controllers, if external disturbances act on the loop.     

Predictive control and scheduling codesign in network control systems

A codesign approach combining predictive control compensation and network scheduling is presented in this paper to overcome the adverse influences of stochastic time delays and packet losses encountered in network-based real-time control systems. The state estimation and control prediction compensation algorithms are used for the random network delays in the feedback and forward channels, and the stability criteria are analyzed. The proper sampling rate is given with network scheduling to meet the desired system performance, while the network-induced delay is tolerated. Simulations show that the codesign approach works well with the bounded network delay.     

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.     

智能控制在分批发酵过程中的应用

针对非线性，时变、大滞后的发酵过程，将智能控制技术融入传统的集散控制系统中以提高控制精度，模糊控制方法的优势在干能够处理过程的不确定性信息，与常规控制相结合，设计了罐温复合模糊控制系统和PH参数自调整模糊控制系统，以克服罐温度和PH对象的时变和滞后特性，发酵过程中影响溶氧变化的因素较多，不同发酵阶段调节规则不同，而专家系统能够有效地利用系统信息，因此对溶氧采用变区域专家控制系统进行控制。智能控制精度与常规控制方法相比提高50％，已在10多家单位成功地推广应用。