多级复杂热工PID回路控制器优化设计

为解决PID参数寻优不便,计算量大,难以寻得全局最优参数的问题,以ITAE积分准则为性能指标,提出了一种串级回路PID控制器参数优化整定的方法,即由内到外对各层控制器进行参数寻优。在对各层回路寻优时,首先在全局范围内采用直接搜索法搜索,得到一组参数后,以这组参数为初始值,利用Matlab优化工具箱,采用单纯法在局部范围内搜索,从而得到控制器最优参数。与传统方法相比,此方法提高了搜索速度,并获得全局最优值。     

一阶时滞过程PID控制器优化准则

对单回路控制系统,期望得到控制器的统一优化准则.以误差积分性能指标描述系统时间响应,以环路函数的频域约束表示系统稳定裕度,从而建立一种综合的鲁棒性能(RP)指标,即系统的稳定裕度和积分性能的指数加权指标.针对比例积分微分( PID)控制器串联一阶时滞过程(FOPDT)的系统,通过计算机数值运算,选择出RP的合理加权因子范围为1～2.以加权因子取1.5的RP作为控制器优化准则,对时滞比从0到∞的FOPDT过程获得了最优PID控制.仿真表明,该法对鲁棒性和积分性能的折中是合适的,对一般工业过程的控制器参数优化有较大的借鉴意义.     

自耦PID控制器

针对比例—积分—微分(Proportional-integral-differential, PID)控制器的整定问题, 提出了自耦PID (Self-coupling PID, SC-PID)控制方法.该方法将系统动态和内外不确定性定义为总和扰动, 从而将非线性不确定系统变换为线性不确定系统, 进而构建了总和扰动反相激励下的误差动态系统, 据此设计了SC-PID控制律模型和整定规则, 进而设计了自适应速度因子(Adaptive speed factor, ASF)模型.数值仿真结果表明, SC-PID具有快的响应速度、高的控制精度、良好的抗总和扰动鲁棒性等诸多优点. SC-PID整定规则为现有PID整定结果的技术评估与技术升级提供了科学的理论依据, 在国防和工业控制领域具有广泛的应用价值.     

基于新的误差积分准则的PID控制器优化

用PID控制器控制有共轭极点和负实零点的二阶模型对象,当对象时滞比很小时,用现有准则如ITAE进行优化,很难保证幅值稳定裕度。在广义平方误差积分准则(GISE)的基础上,用对象响应特征时间来平衡准则中误差项与误差变化率项的数量级。并用一个恒大于1的时间函数作为误差项的权。从而提出了一种新的误差积分准则一改进的广义平方误差积分准则(RGISE)。仿真结果表明,新准则能够获得较大的幅值稳定裕度和较好的响应曲线。     

基于BP神经网络的PID参数自整定的船舶操纵控制器研究

船舶操纵的模型参数具有非线性、慢时变特性。船舶操纵的传统控制方法的操纵性能不能令人满意。本文讨论一种应用BP神经网络实现PID参数自整定的控制方法。此法能根据船舶动态特性的变化 ,自动重新整定PID参数 ,从而改善了操纵性能和鲁棒性     

基于迭代学习的PID控制研究

本文利用迭代学习控制过程记忆的期望控制ud（t）、期望轨迹yd（t）以及跟踪误差ek（t）提出了拟合系统PID控制器参数的方法。这种方法实现的PID控制器结构简单,作用于系统可获得较佳的动态特性和较强的鲁棒性。仿真实例表明,这种方法具有很好的可行性和实用性。     

基于PID的四旋翼飞行器姿态控制系统

飞行控制系统很大程度上决定了四旋翼飞行器的飞行性能。分析飞行器模型,并在此基础上设计实现一种基于PID(Proportion, Integration, Differentiation)控制方法的飞行器姿态控制系统。整个控制系统包括第1阶段的四元数姿态解算（PI）和第2阶段的油门计算（PID）。通过PI方法融合加速度和角速度传感器的输出,计算出飞行器当前的姿态角;通过PID方法融合当前姿态和目标姿态控制电机油门输出。上位机通过蓝牙获取飞行器数据,结果显示该系统能很好地保持飞行器的稳定姿态。     

四旋翼飞行器模糊PID姿态控制

在四旋翼飞行器控制姿态优化问题的研究中,为更好的实现对四旋翼飞行器的姿态控制,在Matlab环境下利用6-DOF运动方程模块搭建了四旋翼飞行器的非线性模型.选取四旋翼飞行器的姿态角作为控制对象,借助Matlab模糊工具箱设计了模糊PID控制器并依据专家经验编辑了相应的模糊规则;同时设计了常规PID控制器并选取了最佳的PID控制参数,对两种控制器控制下的四旋翼飞行器姿态进行了相同条件下的Matlab仿真.仿真结果表明,模糊PID控制器相比常规PID控制器具有更优良的动态性能及鲁棒性.对实际四旋翼飞行器的姿态控制具有一定的指导意义.     

基于幅值裕度和相位裕度的自整定PID控制器

提出一种简单而有效的基于频域辩识的自整定ＰＩＤ控制器。系统首先引入继电反馈,在线测出过程对象两点的频率特性,从而辩识出二阶加纯滞后的模型;然后基于相位裕度和幅值裕度,整定出ＰＩＤ参数。仿真结果表明了该控制器的有效性。     

四旋翼飞行器控制优化与仿真

四旋翼飞行器姿态稳定的关键在于控制方案的选择.但由于环境中存在的气流扰动、电源电压的变化以及实际重心与理论解算时重心位置的偏差等的影响,理论环境下的控制参数并不能很好地、甚至无法对实际中的四旋翼飞行器进行控制,从而导致四旋翼飞行器失稳.由于实际飞行中控制参数的不可调,更增加了控制参数选择的难度.针对上述问题与难点,提出了一种结合PID参数初值并进行在线调整的方法,采取先调节单个自由度下PID参数,再进行多自由度下PID参数调节的步骤.实验结果表明,上述PID参数选择、调节方法可行有效,有助于飞行器的稳定.     

基于粒子群算法的运输机PID控制器参数寻优

研制和发展大型飞机,是一个国家工业、科技水平和综合实力的集中体现,对大型飞机飞行控制器的研究具有十分重要的意义;采用PID控制方式设计出来的飞行控制器结构简单,易于工程实现;针对PID参数复杂繁琐的整定过程,提出了一种基于粒子群优化的PID参数寻优算法,克服了传统方法中花费大量的时间进行PID控制参数整定或反复试凑的缺点;对某型运输机俯仰姿态PID控制器进行了仿真研究,仿真结果表明利用该方法对所设计的飞行控制器进行参数优化不仅较大地提高了飞行控制器参数整定效率,而且获得了优良的飞行控制效果,并且具有较好的鲁棒性。     

PID数字控制器多指标优化模拟设计方法研究

建立PID数字控制器多指标统一优化模拟设计方法;用SIMULINK仿真研究数字PID控制对模拟PID控制的复现能力和PID计算机控制系统的阶跃响应,用MATLAB仿真筛选PID参数的优化组合值;提出并建立了一种新的PID数字控制器多指标优化模拟设计方法,包括:PID初值确定方法、模拟PID优化参数MATLAB筛选方案和软件流程图、模拟PID参数转换数字PID参数的方法、SIMULINK仿真验证设计结果的有效性的方法等;研究表明,该方法可用于1～5ms采样周期的PID数字控制器多指标优化模拟设计,且能独立使用、无需PID经验数据和其它设计/整定方法;提供了4个代表性的实例设计,验证了该方法的有效性。     

自整定PID控制器在流浆箱的应用

本文应用基于频域辨识的自整定PID控制器的理论，利用二阶加纯滞后模型来辨识控制对象。针对网前箱的偶合耦合采用两个控制模型代替控制对象，进行简单的解耦。进行仿真验证了其可行性，并将其应用于造纸过程中的流浆箱DCS解耦控制系统。     

基于RandW-SecPSO的四旋翼飞行器分数阶PID控制器参数优化

为了提高四旋翼飞行器姿态控制的控制性能,将分数阶PID控制器运用到四旋翼飞行器的控制系统中.提出了一种带随机权重平均值的二阶粒子群算法(RandW-SecPSO)去优化分数阶PID控制器的参数.将随机权重平均值与二阶粒子群算法相结合,对粒子群进行二阶初始化,同时加入随机权重用以平衡全局搜索能力和局部开发能力,这样提高了算法的收敛精度,并将其与PID控制器进行仿真分析.通过搭建仿真平台,验证了该算法的可行性.仿真结果表明:RandW-SecPSO算法在优化四旋翼飞行器分数阶控制器的参数上要好于粒子群算法(PSO),与PSO算法相比调节时间缩短了0.7s,上升时间减少了0.2s,超调量减小了8％,具有收敛速度快、超调量小、稳定性好等优点.总之RandW-SecPSO算法优化分数阶PID动态响应特性比PID要好很多.     

基于DNA-GA的PID参数优化

论文首次采用DNA-GA进行PID参数寻优,仿真表明,采用DNA-GA在进化代数相同时能找到比常规遗传算法更优的控制参数,该算法对PID控制参数寻优是实用的和有效的,优于常规的遗传算法,具有很好的应用前景。     

基于Anti-windup PID的四旋翼飞行器姿态控制研究

针对四旋翼飞行器姿态控制问题,设计一种Anti-windup PID姿态控制器。结合四旋翼飞行器简化的数学模型,在飞行器在垂直速率、俯仰速率、翻滚速率、偏航速率4个独立通道上分别设计了PID控制器和Anti-windup PID控制器。在MATLAB/SIMULINK环境下,对控制四旋翼飞行器姿态的两种算法进行仿真分析。仿真结果表明,Anti-windup PID控制方法在性能上明显优于PID,对飞行器有良好的控制效果。用Anti-windup PID算法搭建的四旋翼飞行器的物理实验平台更好地验证了该算法的有效性。     

关于模糊PID控制器推理机维数的研究

对一维(1D)至三维(3D)模糊PID控制器进行了系统的分析研究,提出了四项系统功能特性指标来评价不同结构的控制器;这包括控制分量合成,耦合影响,增益相关和规则增长.通过对最常见的二维Mamdani模糊控制器进行分析研究,发现该控制器存在功能缺陷.为此,提出了最优结构的一维模糊PID控制器.该控制器采用了"1D-3D"映射关系的模糊推理机,从而实现了三个控制分量可以独立不相关的调整功能.通过与二维和三维控制器比较结果表明,一维控制器具有最佳系统功能特性.     

时滞对象PID控制器的参数稳定域求解方法

研究时滞对象的PID控制器的参数稳定域的求解方法,通过引入Rekasius变换简化时滞特征多项式,并得到稳定域边界上PID控制器的3个参数所满足的方程.通过引入正弦变换,将对控制器参数在无穷范围内的遍历转为有限范围内的遍历,而特征多项式中的已知时滞被用以检验所遍历的点是否在稳定域边界上,在得到所有可能的稳定域边界后,使用Nyquist稳定性判据确定实际的稳定域.该方法适用于任意形式的单时滞对象,为实际应用中PID控制器的参数整定提供理论依据.     

基于混沌优化的二自由度PID控制仿真研究

混沌是存在于非线性系统中的一种较为普遍的现象,混沌优化方法是一种新兴的优化方法,利用混沌所特有的随机性、遍历性和规律性的特点实现全局优化搜索,避免了陷入局部极小。二自由度PID控制器它可以独立的整定两组PID参数,使目标值跟踪特性和干扰抑制特性两者同时达到最佳,将混沌优化应用于二自由度PID控制器参数的优化设计,对六个参数进行同时优化,对主蒸汽压力系统的仿真结果表明了二自由度PID控制器的优越性,以及混沌优化方法的有效性和实用性。