基于双因子调节的免疫控制器的设计、实现与分析

基于一种双因子免疫非线性反馈模型，结合控制系统的特点，构造出一个双因子免疫控制器，并给出了它的结构形式．理论研究和仿真试验均表明具有该免疫控制器的系统能够无余差地跟踪恒定输入．本文还将该免疫控制系统与免疫PID控制系统进行了对比仿真研究，结果表明，本文提出的双因子免疫控制器在抗纯滞后、适应对象参数变化等方面均优于免疫PID控制器，且参数选择方便．     

免疫PI控制器的仿真研究

本文借鉴生物免疫系统的免疫响应调节机理,提出了并联式结构的免疫PI控制器,讨论了其中的免疫参数在调节过程中的作用,及其在大纯滞后系统中的仿真研究,并与传统PID控制器的仿真效果相比较。     

分数阶模糊免疫PID控制器的设计

为改善分数阶PID控制器的控制性能,借鉴整数阶模糊免疫PID控制器,把模糊免疫调节与分数阶PID控制器结合起来,设计了分数阶模糊免疫PID控制器。仿真结果表明了该方法的有效性,不但提高了分数阶PID控制器跟踪性能,而且还具有良好的鲁棒性和抗干扰性。     

分数阶控制器的数字实现及其特性

针对分数阶控制器数值计算和应用难的问题,研究了分数阶控制器的数字实现方法和控制特性．取Grunwald-Letnikov定义有限项,并直接离散化,得到有限记忆数字实现法;利用Tustin算子生成函数把分数阶微分由复频域变换到Z域,然后用连分式展开式CFE(continued fraction expansion)近似展开,可得到Tustin CFE数字实现法．两种方法的频域对比分析表明Tustin CFE法优于有限记忆法．采用设计的分数阶控制器的数字实现方法,对分数阶控制器和传统PID控制器的控制性能进行了对比实验分析．研究结果表明:分数阶控制器对非线性具有较强的控制能力．     

一类分数阶系统的分析及控制器设计

针对一类与传统一阶惯性环节传递函数结构类似的分数阶系统,推导出该类分数阶系统稳定的参数取值范围,并给出了不同时间响应与分数阶阶次的对应关系.然后基于该类分数阶系统同时设计了分数阶PIλ控制器和整数阶PI控制器,控制器参数采用粒子群优化算法得到.结果表明:在控制该类对象时两者均能取得很好的控制效果,证明了本文所提方法的有效性.但由于整数阶PI控制器比分数阶PIλ控制器简单且便于实现,因此在工程应用中针对该类分数阶对象选择PI控制器即可满足要求.     

模糊免疫PID控制器的设计与仿真

针对模糊控制系统设计复杂，实验数据调整繁琐的现象，设计了一种模糊自调整免疫PID控制器，该控制器结构简单，参数调整方便，快捷，并成功应用于冷轧带钢的厚度自动控制系统中。借助MATLAB的模糊控制工具箱和SMULINK仿真工具对其进行的仿真实验表明，该控制器的控制性能远优于常规的PID控制器，为冷轧带钢厚度精度的提高提供了一种新的尝试。     

移载跟踪系统模糊控制器的仿真及其动态模拟

近年来,模糊控制器应用取得了广泛的成功,但是,模糊控制器的设计和分析理论却远没有经典控制理论产完善,因此,模糊控制的设计很大程度上还依赖于对实际系统的反复实验,调整。     

动态环境下具有免疫特性的自适应网络安全模型

本文在传统的静态防御模型上提出了具有免疫特性的动态的网络安全模型。该模型将静态防御技术和动态防御技术相结合，使网络的安全性得到了更好的保障。在动态防御模块中引入了人工免疫机制，提高了网络安全系统在动态环境中的自适应性，实现了整个网络安全系统的动态平衡，使整个系统能更好地应对不断变化的外部环境。     

一种内反馈控制器IFC的研究与应用

通过一种高增益PI控制器（High gain proportion integration,HGPI）和一种内反馈器（Internal feedback device,IFD）构造出一种内反馈控制器（Internal feedback controller,IFC）.文中通过HGPI进行IFD逆变换与标称模型的分析方法,分析了IFC的控制特性.IFC较好解决了一些高性能控制器的结构复杂和难以工程化等问题.IFD采用了一种不改变实际s阶次的任意阶的内反馈结构（Internal feedback structure,IFS）,对于高阶对象无需降阶处理.文中还从信号处理的角度提出了一种用于IFC降阶处理的正弦跟踪滤波器（Sinusoid tracking filter,STF）,具有较小的滞后特性.文中提出的内反馈控制器IFC具有简单的结构、整定参数较少、较好的鲁棒性和较强的抗扰性,并且具有良好工程应用前景.数学分析、仿真实验（包括物理实验）和实际应用的结果进一步证实了文中所提出的内反馈控制器IFC的正确性和有效性.     

局部递归神经网络控制器及其应用

基于人工神经网络提出了一种局部递归神经网络控制器。在描述了带有输出反馈和激活反馈的网络控制器的结构组成并定义了作为设计目标的误差函数后,采用带有弹性的梯度下降法,获得适用于实时在线调整权值的修正公式,给出了所提的网络控制器的设计步骤及其控制策略。将所提出的网络控制器应用到典型的单级倒立摆的实验系统中,将实验所获得的结果与LQY方法的实验结果进行了对比。     

免疫最优PID控制器设计与应用

以基于欧氏距离和精英交叉的人工免疫算法(DKBAIA)为基础,提出了一种新的最优PID控制器的设计方法。这种方法的核心是以ITAE性能准则为目标函数,采用DKBAIA去调整和优化PID控制器参数,以获得最优的目标函数值,进而获得最优的PID控制器。所设计的这种控制器称为DKBAIA—PID控制器。将该控制器用于控制智能仿生人工腿的执行电机中,并进行计算机仿真实验,结果表明:这种基于免疫算法的最优PID控制器具有良好的动态和稳态性能。     

微流体温度控制器的数值模拟与特性分析

为了满足微电子封装过程对器件温度变化的精确控制,提出一种快速升降温的微型流体温度控制器,并采用流体力学软件FLUENT对温度控制器的液体—固体—空气一体化的流动—热传导过程进行数值模拟。在给定进口液体温度变化特征的情况下,通过数值分析考察控制器表面温度对进口液体温度变化的响应特性,包括时间跟随性(传热灵敏度)和温度变化振幅的衰减率(传热效率)。考察了控制器结构尺度、进口液体速度、温度变化波形、周期等参数对温度控制器的特性影响。结果表明:控制器厚度增加,控制器表面温度变化幅值衰减增大;控制器进口流速大,控制器表面温度变化幅值衰减率小;进口液体温度变化周期短,传感器表面温度变化幅值衰减增大;进口温度变化方形波的传热效率大于三角波形;传感器表面温度变化周期与进口温度周期相同,但存在相位差。     

人工免疫算法及其应用研究

为了有效地解决病态的约束优化问题,提出了一种模拟生物免疫系统自我调节功能的人工免疫算法,介绍了算法的基本步骤,构造了几种人工免疫算子,分析了算法的收敛性.人工免疫算法继承了遗传算法“优胜劣汰”的自我淘汰机制,但新抗体的产生方法比遗传算法中新个体的产生方法灵活得多.在进行抗体选择时若能确保当时的最优抗体可以进入下一代抗体群,则人工免疫算法是全局收敛的.100个城市TSP问题的仿真实例显示人工免疫算法比遗传算法具有更强的全局搜索能力和收敛速度.     

A feedforward sliding mode controller for a robot manipulator

The problem of tracking an a-priori determined trajectory for a robot manipulator is considered. The overall control scheme of the presented solution consists of a feedforward part and a variable structure regulator in the feedback loop. The outputs of this regulator are of constant amplitudes, which considerably speeds up the on-line calculations. The local stability of the whole system in the presence of parameter uncertainties and bounded disturbances is proved.     

一种改进的模糊PD 控制器

充分利用非线性跟踪微分器获得高质量微分信号的特性，将跟踪微分器与传统的简单模糊PD控制器相结合，提出一种简单的高性能的改进的模糊PD控制器．该改进模糊控制器的最显著特点是对测量噪声的强鲁棒性和工程易实现性．数值仿真证明了其有效性和高效性．     

A neural-network-based model reference PID-like controller for process control

This paper presents a neural-network-based PID-like control strategy applicable to a class of nonlinear control problems commonly encountered in the process-control industry. An artificial neural network is used to provide compensation of the plant's nonlinear dynamics so that the overall closed-loop system can be described in terms of an equivalent error system. In the paper, the strategy is carefully described, and then evaluated and compared with an alternative control system design which uses conventional gain-scheduled PID controllers. The paper includes real-time experimental results in applying the proposed technique for level control of a coupled-tanks system.     

一种基于DMC的新型预测PID控制器及其整定(英文)

本文提出一种基于动态矩阵控制(DMC)算法预测特性的新型PID控制方法.在考虑将来的输出期望偏差罚函数最小的前提下,由DMC计算出控制变量的值.继而构造基于DMC的预估器用以预测将来时刻的系统输出.根据将来时刻的多步预测偏差,PID控制器产生当前时刻的实际控制增量.文中也给出了基于DMC的预估器及PID控制器的参数整定方法.仿真结果表明,与常规的PID控制和DMC控制相比,所提方法具有良好的控制性能,扰动抑制尤其优良.     

Backstepping approach for design of PID controller with guaranteed performance for micro-air UAV

Flight controllers for micro-air UAVs are generally designed using proportional-integral-derivative (PID) methods, where the tuning of gains is difficult and time-consuming, and performance is not guaranteed. In this paper, we develop a rigorous method based on the sliding mode analysis and nonlinear backstepping to design a PID controller with guaranteed performance. This technique provides the structure and gains for the PID controller, such that a robust and fast response of the UAV (unmanned aerial vehicle) for trajectory tracking is achieved. First, the second-order sliding variable errors are used in a rigorous nonlinear backstepping design to obtain guaranteed performance for the nonlinear UAV dynamics. Then, using a small angle approximation and rigorous geometric manipulations, this nonlinear design is converted into a PID controller whose structure is naturally determined through the backstepping procedure. PID gains that guarantee robust UAV performance are finally computed from the sliding mode gains and from stabilizing gains for tracking error dynamics. We prove that the desired Euler angles of the inner attitude controller loop are related to the dynamics of the outer backstepping tracker loop by inverse kinematics, which provides a seamless connection with existing built-in UAV attitude controllers. We implement the proposed method on actual UAV, and experimental flight tests prove the validity of these algorithms. It is seen that our PID design procedure yields tighter UAV performance than an existing popular PID control technique.     

Performance and robustness analysis of a fuzzy-immune flow controller in ATM networks with time-varying multiple time-delays

For the Asynchronous Transfer Mode （ATM） networks with time-varying multiple time-delays, a more realistic model for the available bit rate （ABR） traffic class with explicit rate feedback is introduced. A fuzzy-immune controller is designed, which can adjust the rates of ABR on-line, overcome the bad effect caused by the saturation nonlinearity and satisfy the weighted fairness. Also, the sufficient condition that guarantees the stability of the closed-loop system with a fuzzy-immune controller is presented in theory for the first time. The algorithm exhibits good performance, and most importantly, has a solid theoretical foundation and can be implemented in practice easily. Simulation results show that the control system is rapid, adaptive, robust, and meanwhile, the quality of service （QoS） is guaranteed.