主动队列管理中的APD和APID控制器的设计*

AQM策略作为终端系统上网络拥塞控制的一种补充,能在保证较高吞吐量的基础上有效地控制队列长度,从而实现控制端到端的时延,保证QoS。理论上,很多AQM机制可以最终归结为PID控制器。因此在研究PD和PID控制器模型的基础上,设计了两种新的适应性控制机制,即APD和APID控制器,使系统在网络变化的情况下能提高其稳定性和网络性能,并仿真验证了这两种新算法的稳定性和网络性能。     

几种不稳定滞后对象的预测PID 控制

针对几种不稳定滞后过程，给出一种预测PID控制器的结构形式．该控制器具有内环和外环两种控制器：内环控制器主要用于稳定系统；外环控制器具有预测PID控制的结构形式，主要用于消除输入干扰的影响和改善控制系统的动态性能．这种控制器结构简单，可调参数少，且参数的调节方便、直观．仿真结果表明，在干扰和模型失配的情况下，此类预测PID控制器仍具有良好的控制性能和鲁棒稳定性能．     

基于队列长度和速率的拥塞控制神经网络方法

文中研究了网络拥塞控制问题。PID控制器是实现网络拥塞控制非常有效的方法,能够实现对网络的主动队列管理。文中根据队列长度和变化速率,利用神经网络实现传统的比例微分积分器（PID）功能,从而提出了基于队列长度和速率的拥塞控制神经网络方法（RSPID）。该方法利用神经网络的加权动量梯度学习算法,自动调节控制参数,克服了传统PID控制方法由于控制器参数固定带来的适应性和稳定性问题。仿真结果表明,RSPID算法的鲁棒性和队列长度性能要优于PID算法。     

自适应卡尔曼滤波的主动队列管理算法

PID控制器通过微分环节加快了控制器的调节速度,但PID的参数是固定的,不能根据动态的网络自调整参数,故不能有效控制队列的稳定性。由于神经元网络有自适应性,提出了一种自适应卡尔曼滤波的主动队列管理算法(adaptive-KF-AQM)。它结合卡尔曼滤波和神经元网络方法,根据队列长度及其变化率来估计下一时刻的队列长度,使队列长度在期望值附近波动。仿真结果表明,该算法在队列稳定性、收敛速度、延时和链路利用率等方面都明显优于传统的PID算法。     

基于PID控制器的TCP主动队列管理*

运用反馈控制理论分析了TCP模型的稳定性能,并设计PID控制器以提高该系统的稳定性,采用OPNET对带PID控制器的TCP拥塞控制系统进行了仿真。仿真结果表明,PID控制器比传统的RED具有更快的响应速度、更小的队列长度波动和更大的链路利用率。     

一类时滞对象的PID控制器参数稳定域计算

针对任意阶时滞对象，通过求解控制参数的稳定边界线和判断边界线的哪侧具有更少的不稳定极点，给出一种确定PID控制器参数稳定域的准确计算方法．只要在所得到的稳定域中调节PID控制器参数，就能够保证闭环系统的稳定性，这不仅为时滞对象的PID控制器设计建立了基础，也为其在线调节提供了一条简单有效的途径．仿真实例验证了该方法的有效性，并表明该方法不仅适用于不稳定时滞对象而且也适用于非最小相位时滞对象．     

模糊自适应算法在网络主动队列管理中的研究

为了改善由于RED算法控制的主动队列管理策略(AQM)系统引起网络响应时间过长,许多文献提出了基于P/PI控制器的AQM策略。但是,由于网络具有非线性特点,论文设计了一种模糊自适应PID控制器的主动队列管理系统,根据队列长度和队列长度变化通过模糊控制规则在线调整PID控制器参数,并用Matlab进行了仿真,验证了当网络出现突发分组时,该算法能够较快的使分组稳定在队列阀值附近,同时不产生队列震荡。     

单神经元自适应PID控制器在AQM中的应用

主动队列管理(AQM)对于保持TCP网络高性能是一种有效的策略。AQM的基本机制是调节数据包进入路由器缓冲区的速率,从而避免网络拥塞。针对传统PID控制器在拥塞控制过程中参数固定的缺点,将神经网络理论引入AQM的研究中,设计了一种改进的单神经元自适应PID主动队列管理器。基于NS2平台的仿真结果表明,与PID控制器及传统的单神经元自适应PID控制器相比,改进的控制器对网络环境的变化有更强的适应能力和更好的稳定性。     

模糊PID控制器的稳定性分析

构造出一种PID型模糊控制器，并证明了这种模糊控制器近似于一种变参数的PID控制器，以PID模型为基础，基于无源性定量对模型PID控制器的稳定性进行分析，导出了使模糊PID控制器稳定的充分条件，为设计稳定的模糊PID控制器提供了理论指导。     

基于Smith预估的TCP拥塞控制策略及仿真

应用控制理论对网络数据传输过程进行了分析和建模,提出了一种基于回环时间RTT的P-Smith预估拥塞控制策略.该方法建立在RTT长相关性的基础上,可以在线实时调节控制器中的比例系数和时延参数以保证控制回路的稳定性以及发送速率的平滑性.仿真结果表明,使用该控制方案能使缓冲器队列长度快速收敛到目标值,发送速率具有良好的平滑性能,与传统的PID 控制器相比具有更好的稳定性和鲁棒性.     

基于Smith的非最小相位对象PID控制器设计

针对具有非最小相位时滞的过程,基于Smith预估控制思想,提出一种改进控制方案,对右半平面零点和纯滞后同时进行补偿,使闭环特征方程中不含右半平面零点,从而简化控制器设计。根据期望闭环传函,解析得出PID控制器形式,综合负调、响应时间、ISE以及鲁棒性要求整定控制器参数,针对Smith控制抗扰性较差提出了抗扰性设计。仿真结果表明,该方案对于具有非最小相位时滞的对象有较好的控制效果,并且在模型失配和有干扰输入的情况下,有较好的鲁棒性和抗扰性。     

Smart hanger dynamic modeling and fuzzy controller design

The controlled smart hanger is an indispensable component in the automatic system for garment inspection. Fuzzy logic is chosen for the smart hanger manipulator since it can describe the human behavior remarkably well. In this paper, the dynamic model of the manipulator governing the contact force with garment fabric is first developed. An adaptive fuzzy logic PID control scheme is successfully formulated for the contact force control. Simulation results indicate that the fuzzy PID controller can yield a faster response without overshoot and a smaller error performance as compared to the traditional method based on PID. The stability of the fuzzy PID controller is also demonstrated by computer simulations.     

一种带有无模型外环补偿的PID控制

提出了一种新的控制器来解决传统的PID控制器不能很好地控制的系统,如非线性系统、变结构系统等。使用无模型控制作为补偿,用来解决由时变参数和参数估计误差引起的系统跟踪误差。当把外环去掉时,就是PID控制器。如果PID控制效果已经达到了理想状态,即受控对象的输出已经跟踪了期望输出,无模型控制的输出控制信号不起作用。证明了无模型控制的收敛性,仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于CMAC-PID控制器的水压加载系统研究

为了实现水压加载系统能够动态精确跟踪给定压力的要求,利用小脑模型关节控制器(CMAC)结构简单、收敛速度快、具有局部学习能力的特点,提出了一种除了系统动态误差以外把系统指令信号也作为CMAC的输入信号,并把CMAC控制器与常规PID控制器并联构成的复合控制方法;通过在MATLAB中的编程仿真试验,结果表明这种方法可以得到比常规PID控制更好的控制指标,达到了试验要求,而且具有良好的抗干扰能力,从而证明了该方法的可行性和有效性,可以用来实现对给定信号的跟踪。     

Model reference adaptive controller for enhancing depth of penetration and bead width during Cold Metal Transfer joining process

In this paper, an adaptive control scheme is employed for joining Aluminium 6061 alloy sheets by Cold Metal Transfer (CMT) process. The transfer function model of the CMT welding system is derived using empirical equations. The CMT plant transfer function is estimated using system identification technique. For the estimated plant model, a conventional PID controller is initially designed by tuning the controller parameters. The designed control system is tested for its ability to control the welding current when short circuit phase and arcing phase are detected. Following the conventional PID controller, a Model Reference Adaptive Controller is implemented to maintain the welding current at desired range during melting and electrode wire short circuiting. The performance analysis for the proposed adaptive control scheme and the conventional PID controller is compared. The simulation results indicate that the conventional PID controller is unable to retrieve the desired current during short circuit phase and arcing phase. Nevertheless, the proposed MRAC for CMT process successfully maintains the welding current at the setpoint when subjected to arcing phases and short circuit respectively, while ensuring arc stability. The experimental validation is carried out in the CMT welding set up using the designed MRAC. The experimental results emphasize that the MRAC improves the welding performance by yielding good weld joints swiftly and enhanced quality besides minimizing the design complexities.     

期望指标集约束下一类随机系统的满意PID控制

研究一类随机系统具有期望的动态误差系数、稳态输出方差和相对稳定裕度约束的满意PID控制问题．首先应用满意控制思想，给出期望指标集的相容性定义；然后分别推导出PID控制器满足期望的稳定裕度指标的参数域边界解析式、满足期望的动态误差系数指标和期望的稳态输出方差指标的参数解集的解析式；最后给出期望指标的相容性判别方法以及相容性解集求取策略．通过算例验证了所提出方法的有效性．     

基于Hopfield网络的PID在直流伺服电机中的应用

针对直流伺服电机的非线性和时变性因素,本文结合传统PID控制器特点,介绍了一种基于Hopfield神经网络PID控制方法。该方法利用Hopfield神经网络的自学习能力,经过有限次的训练可以得到了PID控制器所需要的最优参数。采用Matlab软件对构造的系统模型进行了仿真和跟踪实验。实验表明这种方法既简化了经典控制PID参数整定,同时使系统具较好的实时性、稳定性和跟踪性,控制效果比较理想。     

基于参数自整定和模糊前馈的疏浚系统控制

在疏浚工程中抽砂系统一般采用PID控制器调节泥浆浓度,但当河床形态及河水流速等工况变化时,基于固定参数的PID控制难以达到满意效果。针对被控对象的特性,提出将参数模糊自整定PID与模糊前馈结合的控制方案。该方案能根据工况变化动态调节PID参数,并根据龙头吸咀与河底距离提供前馈补偿,能及时抑制吸咀位置对泥浆浓度灵敏度的影响。仿真结果表明,与传统PID控制相比,该方案对不同工况均能表现出较低的超调量,更快的响应速度,以及更强的抗干扰能力和稳定性。     

蚁群算法在油库发油PID控制中的应用

针对目前油库定量发油过程具有非线性、滞后性等特点,常规PID控制难以达到预期的控制精度,提出一种蚁群算法优化PID参数的控制方案。在PID发油控制系统的基础上引入蚁群算法,通过蚁群迭代寻优的方式优化PID控制参数,从而实现油库发油的稳定性。在控制系统中,采用S7-1200 PLC为控制器,通过SCL语言实现算法,PID参数基于蚁群算法动态优化。实验表明,所提出的方法较PID参数Z-N整定法更具实用性和有效性,超调量减少58%,能够使发油控制更加稳定。     

Globally asymptotically stable saturated PID controllers for a double integrator with constant disturbance

This paper provides a deep insight into the saturated PID control of a double integrator with bounded disturbance. On the basis of the nested saturation functions, a simple PID‐like controller is proposed. The main difficulty in saturation control with bounded disturbances is to prove that the unsaturated regions are invariant. By phase plane and singular perturbation analysis, we prove that the saturation restrictions on the controller can be removed one by one in finite time, and the closed‐loop system can be finally reduced to a nonsaturated PID controlled double integrator. The sufficient conditions for the stability of the closed loop with disturbance are also derived. Finally, numerical simulations are conducted to validate the effectiveness of the proposed control scheme. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.