非自衡化工生产过程的PID控制解析设计

针对非自衡化工过程难以控制及所得控制器参数调节无规律可循的问题,为提高过程控制品质,通过设计跟踪给定值控制回路和抑制干扰控制回路来实现非自衡化工过程的控制;利用最优控制理论、Taylor近似,设计得到的跟踪给定值控制器和抑制干扰控制器其PID参数可解析给出,每个控制器只有唯一的调节参数且两个回路的参数调节相互独立,最后定性分析了闭环控制系统的稳定性,仿真结果表明基于该控制系统可有效实现非自衡化工过程的控制。     

基于模糊PID冲压发动机推力控制系统研究

作为航空飞行器的动力装置,冲压发动机以其高推比性能日益应用广泛,其控制系统的好坏直接影响着其工作性能。推力控制系统是冲压发动机控制系统的重要组成部分,良好的推力控制器使其在复杂环境和比较宽的马赫数下获得很好的鲁棒性。本文利用MATALB仿真软件的Simulink工具箱建立推力控制系统的仿真模型,采用模糊PID控制方法对冲压发动机推力回路进行控制,通过调节参数,设计出高性能的控制器。其后对设计出的模糊PID控制器进行动稳态性能、鲁棒性、抗干扰性以及跟踪性的测试,并将其控制结果与设计的传统PI控制以及鲁棒控制的结果进行对比分析。仿真结果表明,设计的模糊PID控制器在动稳态性能、鲁棒性、抗干扰性以及跟踪性能方面,都可以达到很好的性能。     

模糊PID技术在高速液压伺服控制器中的应用研究

针对电液伺服阀的非线性特点,介绍了一种采用模糊PID技术的高性能液压控制器的设计方法。采用高性能的TMS320LF2407DSP芯片作为主处理单元,软件采用了自适应模糊PID控制。通过建立的液压系统数学模型,利用Matalb仿真工具对模糊PID和数字增量式PID在高速液压系统中进行了仿真,结果说明:模糊PID控制器能够满足系统高速度和高精度的要求。     

回转窑煅烧带温度控制器的设计与仿真

针对传统的回转窑煅烧带温度PID控制系统存在温度稳定性差、无法在线调整PID参数等问题,文章提出了一种采用模糊自整定PID参数控制方式设计回转窑煅烧带温度控制器的方案,介绍了该控制器的结构、设计步骤及回转窑煅烧过程系统的建模等,并采用Matlab中的Simulink模糊工具箱对模糊自整定PID温度控制器进行了仿真。仿真结果表明,该控制方法无超调量、调节时间短,能够实现参数的在线自调整。实际应用也证明了该控制方法的优越性。     

下肢外骨骼液压控制系统仿真与性能试验

研究下肢外骨骼携行助力系统控制问题,利用液压阀控制机理,建立了液压位置控制回路,用PID与超前校正网络相结合的方法进行频域设计,通过对液压控制系统性能试验,对不同负载和不同油源压力以及不同运动模式下液压缸流量和压力进行仿真。仿真结果表明,组合控制方法能够对人正常行走时,膝关节角位移可满足人机协调运动要求。试验结果表明,下肢外骨骼携行助力系统采用阀控液压控制能够满足负载30kg低速平地行走、上下楼梯等动作要求。     

基于实测参数的直流电动机建模与PID控制设计

采用直流电动机的实测参数建立直流电动机的模型;提出了PID控制系统框图,并给出了该电动机的离散时间PI转速控制器和PD位置控制器;通过MATLAB/Simulink仿真实验,分析所设计系统在电动机空载和有载时的性能。实验表明,所设计的控制器具有良好的动态性能,对于电动机的负荷变化具有很强的鲁棒性。同时对面向实际应用的PID控制设计问题,进行了相应的分析和讨论。     

步进电动机的模糊PID控制

由于步进电动机调速系统具有非线性等特点,使得利用简单模糊控制与传统PID控制精度不高,因此文中提出利用模糊PID控制器实现对步进电动机调速系统进行控制的方法,并设计了模糊PID控制器。文中首先建立了步进电动机的数学模型,并根据数学模型推导了其传递函数;然后介绍了模糊PID控制器结构,以及模糊控制规则的生成方法,并且对该控制方案进行数字仿真。仿真结果表明:该方法调节精度较高,动态响应快,无超调,有一定的可行性。     

胎面生产线辅线速度链模糊自适应PID控制

针对常规PID控制在胎面挤出联动生产线辅线速度链整定中,参数整定不尽人意的问题,设计出一种基于模糊控制理论的自适应PID控制器。通过建立模糊控制规则和进行模糊推理来确定PID的参数,实现对辅线速度的调节。利用Matlab的模糊逻辑控制工具箱对算法进行仿真,仿真结果表明,该控制器与常规PID控制器相比,具有调节时间短、超调量小、跟踪调节性能好、鲁棒性等优点。实践证明,这种模糊自适应PID控制器比常规的PID控制器具有更好的控制特性。     

四旋翼无人侦察器轨迹跟踪控制研究

针对在系统动力参数不确定、干扰随机性的情况下,对四旋翼无人侦察器非线性模型进行有效控制的问题,建立了侦察器的动力学模型,并提出了一种基于双层回路的非线性控制器设计方法.其外层回路中设计了基于模糊PID(proportional-integral-derivation)控制的控制器来实现高度和位置跟踪;内层回路中利用滑模控制器来实现姿态稳定控制.仿真结果表明,设计的控制器能够使无人侦察器的运动轨迹和姿态角快速收敛到期望值且稳定在较小的误差范围内,具有较好的适应性和鲁棒性.     

四旋翼飞行器的建模及控制算法仿真

以四旋翼飞行器为研究对象。为实现对飞行器的稳定控制,首先建立了数学模型和动力学模型,又在此基础上设计了PID控制器和模糊PID控制器,通过模拟仿真判断两种控制算法是否能对四旋翼飞行器进行稳定控制。模型的搭建与仿真实验都基于Matlab/Simulink平台,仿真结果验证了模型建立的准确性,以及在所设定的参数下,fuzzy PID控制器对飞行器的控制较好,能够有效控制飞行器的稳定飞行。     

智能厂房温湿度控制系统

首先分析了厂房温湿度控制与一般建筑物空调系统的区别,指出现在流行的空调控制方法不适合厂房温湿度控制;接着提出一种智能温度控制方法,它不需要确定系统的数学模型,用专控制的方法,在不同控制阶段分别采用开关控制,模糊控制和智能ＰＩＤ控制;最后介绍了实行结果。     

A three-loop model-following control structure: theory and implementation

This article presents a novel three-loop control system, which supplements control structures known from the literature as model following control (MFC). The major advantage of the proposed system is its high robustness to process parameter variations; it is much higher than that offered by single-loop or two-loop control systems. Features of the new structure are revealed by a theoretical analysis that has been carried out from the viewpoint of requirements for a force/pose controller of a Stäubli RX60 manipulator. This article shows how the proposed control structure responds to such strong process parameter variations and makes a comparison to results yielded by single-loop control structures.     

模型跟踪广义预测鲁棒自适应控制器

本文采用滤波CARMA模型,基于内模原理,提出了一种新的广义预测鲁棒自适应控制器,并分析了闭环系统性能,在新的控制器中,引入适当的前馈作用,使得跟踪和调节问题解耦,利用部分状态跟踪、模型参考以及极点配置方法解决跟踪问题,利用多步预测滚动优化方法解决调节问题;适当选择滤波器可以保证对平稳随机扰动有满意的响应,减少可调参数对闭环系统响应的影响,增强系统对未建模动态的鲁棒性,仿真结果表明:该控制器对确定性和非平稳随机扰动具有不变性,对系统时延和阶次变化具有鲁棒性,适用于非最小相位和开环不稳定系统。     

一种专家智能控制器的仿真研究

该文提出一种专家智能控制器（简称为ＥＩ控制器）．该控制器的参数可基于专家知识和过程参数的变化实时进行调整。仿真结果表明对于工业过程中的大纯滞后、非线性、变参数特性能获得较为满意的调节效果。     

自动化技术专题讲座(Ⅳ)──智能控制技术与应用

主要介绍智能控制的原理、结构、类型和应用。     

Stabilization of robot motion and contact force interaction for third-order motor dynamics

An approach to the synthesis of control laws stabilizing motion and force in contact tasks, based on the exponential stability of the closed-loop control system, is described. When using the synthesized control laws, simultaneous stabilization of both motion and force is achieved with a preset quality of the transient responses. The task is solved in a most general form, taking into account the constraints on robot control, its position and the force of interaction of the robot and the environment, and the external perturbations and inaccuracies of the measuring sensors, when the environment dynamics is being described by nonlinear second-order differential equation, and the robot dynamics includes the third-order equations of the robot actuators dynamics.     

专家PID控制在印染过程温度控制中的应用

对于具有较大时滞,非线性和时变性特点的打样机对象(它是印染行业中的一种小型设备),常规PID控制方法往往难以达到良好的控制效果.本文将专家控制器与常规PID控制器相结合,提出了一种智能控制器结构.试验表明,与常规PID控制器相比,该控制器的控制精度有了明显的提高.     

六自由度并联机器人分散鲁棒非线性控制

针对六自由度并联机器人动力学特点,提出了一种新型分散鲁棒非线性控制方法.与传统PD控制策略和已有分散鲁棒非线性控制方法相比,由于控制律中增加了广义误差的小数幂项,改进后的方法除保持原方法的优点外,还具有较强的终端收敛能力,能够保证跟踪误差以更快的速度全局一致收敛到一个更小的剩余集.通过选择合适的控制器参数,可使剩余集趋于0.运用Lyapunov方法分析了系统稳定性,给出了系统稳定性条件.最后,仿真结果验证了该方法的有效性.     

Feedforward output-feedback control for continuous exothermic reactors with isotonic kinetics

The robust feedforward (FF) output-feedback (OF) control problem of (possibly open-loop unstable) continuous exothermic jacketed reactors with isotonic kinetics with respect to reactant concentration is considered. The volume, temperature, and concentration must be regulated by manipulating the feed, exit and coolant flowrates on the basis of volume and temperature measurements. The problem is addressed as an interlaced controller-observer design within a constructive control framework. The result is a quasi linear-decentralized (qLD) FF-OF dynamic controller which: (i) recovers (up to observer convergence) the behavior of a robust nonlinear FF-SF controller, (ii) has closed-loop stability conditions coupled with conventional-like tuning guidelines, and (iii) constitutes an add-on to the PI control scheme commonly employed in industrial reactors. The approach is tested with an open-loop unstable reactor example through simulations.     

Multivariable PID control by decoupling

This paper presents a new methodology to design multivariable proportional-integral-derivative (PID) controllers based on decoupling control. The method is presented for general n × n processes. In the design procedure, an ideal decoupling control with integral action is designed to minimise interactions. It depends on the desired open-loop processes that are specified according to realisability conditions and desired closed-loop performance specifications. These realisability conditions are stated and three common cases to define the open-loop processes are studied and proposed. Then, controller elements are approximated to PID structure. From a practical point of view, the wind-up problem is also considered and a new anti-wind-up scheme for multivariable PID controller is proposed. Comparisons with other works demonstrate the effectiveness of the methodology through the use of several simulation examples and an experimental lab process.