改进差分进化算法及啤酒灌装机液位控制PID参数整定

目的 针对啤酒液位控制系统存在PID参数整定难、非线性、滞后性问题,提出一种改进基于邻域的改进差分进化算法,应用于PID参数优化整定中,从而提高灌装机的工作效率和啤酒的质量。方法 文中对差分进化算法进行改进,设计一种新型的变异策略,在变异环节引入邻域搜索操作;根据当前种群的分布情况,实时对邻域的个数进行自适应分配,以提升算法全局和局部搜索能力;与2种基本差分进化算法和4种改进差分进化算法对比,用18个测试函数验证文中所提出算法的性能。结果 仿真结果表明,相较于基本差分进化算法,使用改进的差分进化算法整定的PID参数,调节时间减少0.22 s,上升时间减少0.04 s,超调量降低7.63%。结论 通过改进的差分进化算法对啤酒灌装机液位PID参数的优化整定,可以显著改善控制系统的超调量、上升时间和稳态误差等性能,实现了液位的稳定控制。     

基于改进灰狼算法的啤酒灌装PID液位控制

目的 针对啤酒罐装液位控制存在的变负荷、多模态、PID参数整定难的问题,提出一种基于改进灰狼算法的PID参数整定方法,以提高啤酒生产的工作效率。方法 对灰狼算法进行改进,使用欧式距离变化率动态调整收敛因子,平衡算法的全局搜索能力;引入动态自适应权重因子,提高算法的优化速度和精度;与基本灰狼算法比较并用测试函数验证改进算法的性能。结果 仿真结果表明,改进后的灰狼算法在收敛速度和精度上提升效果显著;改进灰狼算法整定的PID参数的上升时间为1.9s,调节时间为5.12 s,超调量为3.78%。结论 与基本灰狼算法对比,改进灰狼算法对啤酒灌装液位PID参数进行整定,调节时间快,超调较小,可以更好地满足啤酒生产的控制要求。     

基于GA-PSO的印版滚筒温度二自由度PID参数整定

目的为了得到最优PID控制器的整定参数,满足印版滚筒温度实际控制要求,使温度控制具有更高的精确性和准确性。方法提出一种把遗传算法、粒子群算法相结合的智能混合算法,用该算法对二自由度PID参数进行优化,并将该思想用于印版滚筒温度控制系统;基于Matlab进行仿真,并与文中其他整定方法相比较。结果通过仿真验证,文中提出方法具有良好的控制效果,与其他方法相比,具有系统响应快、调节时间短、超调量小、鲁棒性好等优点,并具有极强的抗干扰能力。其目标值跟踪特性中调节时间为143.7 s,超调量为15%;其外扰动抑制特性中调节时间为57 s,超调量为2.5%,明显优于其他方法。结论采用该融合算法可充分发挥2种算法的优点,具有优良的性能指标值,可更好地满足现场控制要求。     

SA-PSO锅炉燃烧控制系统二自由度PID参数整定

为满足火电机组日益复杂的控制要求,提高系统目标值跟踪和抗干扰能力,设计采用二自由度PID控制器,且针对二自由度多个相互关联参数整定的复杂性,研究一种模拟退火算法和粒子群算法相融合的智能混合算法(SAPSO算法),用该算法对二自由度PID控制器参数进行整定优化,并运用到锅炉燃烧控制系统中。通过Matlab仿真验证,与传统Z-N整定法和PSO算法相比,经过SA-PSO融合算法整定后的二自由度PID控制器使锅炉燃烧控制系统超调量仅为3.9%、调节时间为47.15 s,并具有较好的抗外扰能力。采用该融合算法整定二自由度PID参数使系统具有良好的性能指标值,能够提高锅炉燃烧系统的控制性能。     

基于遗传算法的贮液缸液位PID控制参数整定

目的在啤酒灌装过程中,贮液缸内液位的变化会直接影响啤酒的质量和产量,而对液位控制的准确、稳定与否,关键在对PID参数的选择。方法针对在贮液缸液位控制调试过程中PID参数选择的盲目性等问题,采用遗传算法对PID参数进行整定,并与临界比例度法整定的结果进行比较。结果经过遗传算法整定的PID参数,其输出响应曲线上升最短时间为3.98 s,超调量最小可达1.9%,调整最短时间为2.23 s。经过比例度法整定的PID参数,其输出响应曲线上升最短时间为1.92 s,超调量最小达23.7%,调整最短时间为11.62 s。结论采用遗传算法整定的PID控制参数总体效果较好,其输出响应曲线上升时间为3.98 s,超调量最小可达4.2%,调整最短时间为2.23 s,满足控制要求。     

基于模糊分数阶PID的啤酒灌装机贮液缸内液位控制

目的 贮液缸内液位的变化对啤酒灌装机的正常工作以及产品质量和生产效率等有重要影响,传统的PID控制很难准确控制贮液缸内的液位,为提高啤酒灌装机的工作效率和啤酒的质量等,需对贮液缸内液位进行精准控制。方法 根据分数阶微积分理论的知识,提出分数阶PID控制,该控制方法将传统的PID控制推广到分数阶领域中,利用Oustaloup算法实现传统PID控制由点到面的转变,使控制精度更高。针对分数阶PID控制器参数的调整问题,结合智能控制理论,引入模糊控制算法,提出模糊分数阶PID控制,以实现参数的在线调整,并与传统控制方法进行对比。结果 利用Simulink工具箱搭建模糊分数阶PID控制的啤酒灌装机贮液缸内液位控制系统的仿真平台,与传统控制相比较,模糊分数阶PID控制器能够获得良好的控制性能指标,无论动态指标还是静态指标以及抗干扰能力,都有较大的改善。结论 采用文中提出的方法能够明显提高液缸内液位的精准控制精度,提高啤酒灌装机的工作效率以及啤酒的质量,满足了工业生产的要求。     

基于RBF-PID的啤酒灌装机贮液缸内液位控制

目的提高啤酒灌装质量和效率,对贮液罐液位进行精确控制。方法在传统PID控制的基础上,提出一种RBF神经网络与PID相结合的啤酒灌装机贮液缸内液位自适应控制方法。利用RBF神经网络的快速自学习能力调整PID控制的比例、积分、微分系数。结果与传统PID控制相比,RBF-PID控制响应速度快,超调量较小,系统达到稳定的时间得到大大缩短。结论文中方法提高了啤酒灌装机贮液罐内液位的控制精度,有效提高了啤酒的质量和产量。     

纸纱复合制袋印刷一体机张力控制器设计

目的研究纸纱复合制袋印刷一体机纸张张力控制器。方法针对纸纱复合制袋印刷一体机的张力控制问题,结合模糊自适应PID与粒子群算法,设计基于余弦自适应调整惯性权重的粒子群优化算法的模糊自适应PID张力控制器。利用余弦自适应调整惯性权重的粒子群优化算法,搜索出一组最优的PID参数,来提高张力的控制精度。结果仿真结果表明,该张力控制方法的响应时间为0.25 s,最大超调量为2%,小于其他方法的响应时间和最大超调量。结论设计的控制器与传统的PID控制和模糊自适应PID控制相比,具有响应速度快、控制输出稳定、调节时间短等优点。     

基于遗传算法的控制参数整定及其在温度控制中的应用

目的在啤酒生产过程中,通过确定PID参数,以保证准确控制发酵罐温度。方法针对发酵罐温度控制现场调试过程中PID参数选择的随机性等问题,采用遗传算法对PID参数进行整定,并基于OPC将Matlab与WINCC进行联机调试,实现数据的在线整定与监控。结果经过遗传算法整定的PID参数,其输出响应曲线上升时间为2.81 s,超调量为9.12%,调整时间为5.22 s。结论采用遗传算法整定的温度控制的PID参数效果较好,其响应速度快,超调量小,调整时间短,满足现场控制要求。     

基于模拟退火粒子群混合算法的纸浆浓度控制系统

目的为了得到最优的控制器参数,以满足纸浆浓度实际控制要求,更好地克服控制难点。方法提出一种模拟退火粒子群混合算法,并应用于纸浆浓度控制系统,对其PID控制器参数进行整定优化,基于MATLAB的.m程序和Simulink进行仿真,并与其他整定方法进行比较。结果该优化方法能够得到较为理想的控制效果,系统过度平稳、响应快、超调小、调整时间短、鲁棒性好,其输出响应曲线上升时间为9 s,超调量为3.07%,调整时间为22.8 s。结论基于此混合算法的优化控制,不仅兼顾2种算法各自的优点,且相对于二者各自的优化控制及传统整定方法具有显著优越性,可以更好地满足现场控制要求。     

基于改进量子粒子群算法的纸浆浓度控制系统

目的为了克服传统PID控制在具有大时滞性、非线性等特点的纸浆浓度控制系统中性能不足和参数调整困难等问题,研究参数在线调整的方法。方法在传统PID控制的基础上,结合量子粒子群仿生算法(QPSO),提出一种量子粒子群算法优化的传统PID控制器参数,并应用于纸浆浓度控制系统;同时对基本量子粒子群算法进行改进,引入交叉算子,并将该控制算法应用到纸浆浓度控制系统中,并与传统控制进行对比。结果与传统PID控制和基本量子粒子群优化的PID相比较,改进的优化算法能够得到更加令人满意的控制效果,具有系统超调量小、响应速度快、鲁棒性高等优良的性能。结论基于改进的量子粒子群优化算法的纸浆浓度控制系统可有效控制纸浆浓度,能够明显提高系统的控制精度等性能指标,更好地满足实际应用的要求。     

基于模糊内模-PID的包装机热封切刀温度控制

目的 包装机热封切刀温度控制系统存在非线性、大滞后性等特点,传统PID控制的效果也越来越无法满足工艺生产的要求,为了提高包装机热封切刀温度控制的速度和精度,进而提高封口的质量,以提高产品包装效率和品质。方法 在传统的PID控制的基础上,通过结合模糊控制和内模控制理论的先进控制算法,提出模糊内模-PID控制算法的包装机热封切刀温度控制系统。内模控制能够使PID控制器参数进行简化,同时模糊控制的引入能够实现控制器参数的在线调整,将该新型控制算法应用到包装机热封切刀温度控制系统中,并与传统控制进行对比。结果 通过Matlab仿真软件搭建模内模-PID控制的包装机热封切刀温度控制系统仿真平台,仿真结果表明,系统响应速度、精度、超调量、抗扰动能力等比传统控制系统性能更加优良。结论 通过仿真验证了模糊内模-PID控制在热封切刀温度控制系统上的有效性和可行性,能够在温度控制系统中表现出优良的性能指标。     

基于模糊设定值加权IMC-PID算法的纸张定量控制

目的 造纸机定量控制系统存在时滞性大、非线性和干扰多等困难,传统的PID控制动静态性能差,已无法满足越来越高的生产需求,为了减小纸张定量的偏差拟研究新的控制策略。方法 在传统内模控制和内模PID（IMC-PID）控制的基础上,结合模糊算法,设计模糊设定值加权IMC-PID算法控制系统。该控制算法通过在线整定内模PID控制器比例作用部分的设定值加权系数,改善控制系统性能指标,并将该控制算法应用到纸张定量中,与传统控制算法进行对比。结果 传统PID控制与内模PID控制相比较,基于模糊设定值加权IMC-PID算法具有良好的跟踪性和抗干扰能力等。结论 基于模糊设定值加权IMC-PID算法可有效控制造纸机定量控制系统,能够明显提高系统的控制精度等性能指标。