PID控制器的状态空间描述和二次型优化设计

提出了一种双输入双输出的状态空间描述,用于表达PID控制系统.这种描述方法,忠实地反映了PID控制的结构、信号关系,避免了现有PID控制系统状态空间描述过程中的近似或冗余.可以在此描述的基础上,用状态空间的方法,讨论跟踪控制、优化控制等各种PID的控制问题.在PID控制系统的状态空间描述的基础上,讨论了满足二次型性能的PID控制器优化设计,并给出例子说明本文提出方法的有效性.这些例子说明,与现有的二次型优化PID控制器设计方法比较,本文方法更加灵活、控制器更加实用,且适用于各种阶次的被控对象.     

基于区间二型模糊PID的磁悬浮控制

磁悬浮控制系统作为典型的非线性迟滞系统,在无法获取精确的控制模型的情况下传统PID控制的效果并不理想,而在使用一型模糊PID的时候,基于一型模糊隶属函数的属性,不可避免地出现定义差异,输出存在一定的静态误差.为此,引入区间二型模糊并结合PID控制,把区间二型模糊作为外环位置环的控制器结合内环PI控制的电流内环的双闭环对...     

基于线性二次型的单神经元PID最优控制器设计及仿真

讨论了线性二次型最优控制理论在神经网络PID控制系统中的应用.将二次型性能指标引入单神经元PID控制器中,设计出单神经元自适应PID最优控制器,从而实现了PID参数在线自适应寻优.给出了完整的设计过程和学习算法,分析了其稳定性.最后,运用MATLAB仿真实现证明了该方法的可行性、有效性,并得到了较为理想的控制效果.     

一种改进的单神经元二自由度PID控制

提出一种单神经元二自由度PID控制方法,将前馈型二自由度PID的五个参数分别对应于单神经元的五个权值,将二次型性能指标Pe2(k)+Q△u2(k)作为控制算法中加权系数学习的优化目标,由权值的在线调整来整定PID参数.通过MATLAB对指定对象进行仿真,得到了良好的控制效果,比传统的单神经元二自由度PID控制在性能上得到了提高.     

倒立摆系统的自摆起和稳定控制

为了实现一级倒立摆系统自摆起和稳定控制，该文采用了最优控制与PID控制相结合的控制方法。首先，采用Bang—Bang控制理论设计开环时间最优控制器，实现倒立摆的平稳快速摆起，同时设计经典PID控制器控制小车位置；然后采取线性二次型最优控制理论设计LQR控制器，将倒立摆稳定在平衡位置。计算机仿真和倒立摆系统实时仿真表明，文中提出的控制策略和控制算法得到了很好的验证，取得了满意的效果。     

改进神经元PID无线拥塞研究

神经元PID算法能较好地控制瓶颈节点的队列长度,但当网络环境发生较大变化时,其控制效果往往难以保证。根据Ad Hoc网络环境参量时变的特点,推导了无线TCP/AQM离散模型,在神经元算法的加权系数中引入二次型性能指标。另外神经元增益K是系统敏感参数,而恒定的K值不易适应时变的无线自组织网络,据此设计了一种改进二次型性能指标神经元PID的AQM。仿真结果表明：在动态拓扑、突发流及链路容量变化的Ad Hoc网络中,该改进算法优于PI算法。     

二自由度PID控制及其应用

讨论了适合工业过程计算机控制的两种二自由度PID控制器，给出了二自由度PID控制技术在加热炉自动燃烧控制中的应用实例及控制效果分析。     

基于二次型优化的单神经元PID控制器及其pH过程控制应用

针对pH值控制这种强非线性过程,提出基于二次型优化的单神经元PID学习算法,该算法不用考虑常规PID对非线性过程分段区间划分的问题。基于这种算法的PID控制器解决了普通单神经元PID控制器静态性能不佳的问题。仿真结果表明,这种改进型控制算法比原算法具有更好的自适应能力和抗干扰性能。     

变速积分PID控制在二容水箱系统的实验研究

针对大滞后、非线性的二容水箱实验系统,进行了变速积分PID控制研究。在该方法中,分析了变速积分PID控制,推导其控制算法,整定了相关参数。在MATLAB语言环境下编写三种PID控制程序,并将程序应用于二容水箱实验系统,从实验运行结果可见,变速积分PID控制比普通PID控制和积分分离PID控制效果都好,表明使用该控制方法的正确性和优越性。     

迟延惯性系统的一种自校正增量型PID控制

对于具有大迟延、大惯性特性的被控对象,常规PID控制往往难以取得满意的控制效果。在对常规PID控制算法及迟延和惯性系统的动态特性进行定性分析的基础上,提出了一种新的自校正增量型PID控制方法。首先采用带最小损失函数的递推最小二乘算法通过离线辨识获得被控对象初始的迟延和惯性特性,并据此整定PID控制器参数;控制过程中,通过在线辨识实时获取被控对象的动态特性,并利用历史控制信息,根据在线辨识结果获得一种具有自调整功能的校正基准量,从而形成一种自校正增量型PID控制器。最后,将其应用于电站锅炉过热汽温串级控制系统中。仿真试验表明,该方法能够有效地控制具有时变特性的大迟延、大惯性对象,表现出了良好的自适应能力。     

远程高空滑翔UUV的最优控制设计与仿真

针对远程高空滑翔UUV突防段飞行高度稳定控制问题,建立了远程高空滑翔UUV的数学模型,并运用连续系统线性二次型最优控制理论,设计了远程高空滑翔UUV控制系统的线性二次型调节器。最后利用Matlab仿真平台,分别采用线性二次型最优控制理论和传统PID方法对远程高空滑翔UUV的突防段进行仿真,结果表明,采用最优控制的远程高空滑翔UUV控制系统振荡次数明显减少,抗扰动能力强,为以后该理论在高空滑翔UUV上的实际应用,提供了理论依据和参考。     

竞争算法在PID整定中的应用

针对传统PID的整定存在的不足,引入CCA(Colonial Competitive Algorithm),该算法是一种属于社会启发的算法,以被控对象的二次型性能指标优劣作为PID整定的衡量标准,提出了一种新的PID整定方法,该算法可以在搜索空间里迅速收敛到最优解.由仿真结果说明,该整定算法节省内存,寻优时间短且不需要...     

基于二次型优化空调PID-DDC系统控制器参数

讨论了整定PID控制系统控制器的优化参数问题。用泰勒级数展开特征方程,按线性系统从分析空调控制系统的稳定性入手,应用二次型性能指标解控制器参数最佳问题,并通过加权优化方法,导出整定计算公式。根据空调控制系统的实测数椐,计算出保证系统稳定性的参数范围并整定优化PID参数。用单位阶跃响应曲线法求出控制系统的控制品质指标、最大百分超调量和调整时间。比较在相同优化PD参数和按不同加权因子整定优化积分时间的控制品质指标并进行脉冲扰动分析。     

On the weighting factors of the quadratic criterion in optimal control

By the introduction of the time integral of the output variable of a second-order system, the optimal feedback control law with respect to the quadratic performance criterion gives the conventional proportional-integral-derivative (PID) control. Some comparisons between the weighting factors of the quadratic criterion and the parameters of the PID controller are given. The values of the weighting factors corresponding to the classical methods of Cohen-Coon and Ziegler-Nichols are calculated ; negative values of the weighting factors are obtained.     

基于PID和LQR的四旋翼无人机控制系统研究

为提高四旋翼无人机的飞行稳定性、无人飞行器控制系统的鲁棒性和控制精度,以建立的四旋翼无人机飞行控制系统模型为基础,采用现代控制理论与传统控制论相结合的方法,针对姿态角速率、姿态角分别设计内环LQR(线性二次型调节器)控制器,及外环PID控制的双回路闲环控制器.充分利用PID控制器易于掌握且对模型要求精度低、LQR控制器能改善内回路的动态特性和稳态性能的特点,完成四旋翼无人机的飞行控制.通过实验遴选该双闭环控制器相关参数并进行优化,实验结果表明所设计的双回路控制器控制性能指标良好.     

飞机座舱压力专家模糊预控方法仿真研究

针对新型战机高空高速俯冲及俯冲转平飞情况下带来的座舱压力控制难题,提出一种飞机座舱压力专家模糊PID预控方法。在飞机高速俯冲时,基于压力调节系统时间延迟及飞机高度变化率改进常规模糊PID控制策略并提高座舱压力调整速度;在飞机状态转换时,利用专家控制器根据知识库及状态转换时间预测调整模糊PID控制策略,并引入重置机制以改善调整性能。经过知识库的动态学习,得出飞机状态转换时,采用模糊PID控制、模糊预控、重置PID控制参数的专家控制策略具有最佳的控制效果的结论。通过仿真实验验证了该方法的有效性。     

基于灰色预测PID球磨机负荷控制

为改善球磨机的负荷PID控制系统,提出了基于灰色预测PID控制的球磨机负荷控制方案。方案融合了灰色预测、常规PID控制这两者的设计思想;并将灰色预测在线应用,用其预测结果代替被控对象测量值进行控制运算。仿真结果表明,与传统的反馈方法相比,使用灰色预测PID控制器可得到更为优良的动态性能,具有鲁棒性好、跟踪快速等优点。     

近程巡飞弹姿态控制优化仿真研究

近程巡飞弹姿态控制系统是一个非线性、时变性及耦合性的复杂控制系统,是近程巡飞弹武器系统型号研制的关键技术之一;传统的PID控制在不同巡飞状态下调节稳定性较差、响应时间慢、影响姿态控制的稳定性和机动性;针对近程巡飞弹姿态控制系统中PID控制参数不可调,自适应、抗干扰性能较差等问题,引入了自适应模糊PID控制方法,使系统在不同巡飞姿态和干扰条件下能够实时整定PID的三个控制参数,提高系统的控制性能;在此基础上设计了近程巡飞弹的姿态角控制回路,并以俯仰角为例,在Matlab/Simulink平台下建立仿真模型,进行仿真实验;仿真结果显示,采用自适应模糊PID的控制方法,系统控制性能更好,抗干扰能力和自适应能力优于传统PID控制,减小了巡飞过程中姿态角的波动情况。