基于粒子群算法的PID神经网络解耦控制

基于粒子群的优化算法具有对整个参数空间进行高效并行搜索的特点以及PID神经网络的自调节和自适应特性,设计了具有PID结构的多变量自适应神经网络控制器。该算法采用粒子群算法优化 PID 神经网络初始权值,并将优化后的最优初始权值控制非线性耦合系统。系统仿真结果表明,粒子群优化后的 PID 神经网络控制器具有逼近控制目标更快,响应时间较短的显著优点。该控制策略可在大范围内克服系统的非线性和强耦合问题,具有一定的理论研究价值和工程实用价值。     

粒子群优化算法在神经网络控制中的应用

考虑粒子群优化算法在不确定系统的自适应控制中的应用。神经网络在不确定系统的自适应控制中起着重要作用。但传统的梯度下降法训练神经网络时收敛速度慢,容易陷入局部极小,且对网络的初始权值等参数极为敏感。为了克服这些缺点,提出了一种基于粒子群算法优化的RBF神经网络整定PID的控制策略。首先,根据粒子群算法的基本原理提出了优化得到RBF神经网络输出权、节点中心和节点基宽参数的初值的算法。其次,再利用梯度下降法对控制器参数进一步调节。将传统的神经网络控制与基于粒子群优化的神经网络控制进行了对比,结果表明,后者有更好逼近精度。以PID控制器参数整定为例,对一类非线性控制系统进行了仿真。仿真结果表明基于粒子群优化的神经网络控制具有较强的鲁棒性和自适应能力。     

基于PID控制器的铝热连轧张力控制系统的设计与实现

针对PID控制器在铝热连轧张力控制系统中收敛速度慢的问题,提出一种自适应权值粒子群算法优化神经网络PID控制器的设计方法,该方法采用自适应权值粒子群算法优化神经网络的权值和阈值,使它们在调节PID控制器时找到最优参数,仿真结果表明,在铝热连轧张力控制系统中,自适应粒子群算法优化的神经网络PID控制器与其他PID控制器相比能更快地使张力达到稳定状态、缩短响应时间、改善板形。     

基于混合粒子群算法的多变量解耦控制器优化

研究薄膜厚度系统控制器优化问题,由于神经网络初始权值难以确定,使PID神经网络对控制器参数的自适应、自学习能力变差,最终导致控制效果不理想.为了解决这一问题,提出一种混合的粒子群算法,用来优化神经网络初始权值,进而实现控制器的优化,并应用于薄膜厚度控制系统.仿真结果表明:与PID神经网络控制器相比,优化后的控制器更好的实现了多变量控制系统的解耦控制,提高了控制器参数的自适应自学习能力,控制效果明显,并且系统的鲁棒性较好.     

基于粒子群算法的抄纸过程PID神经元网络优化控制

抄纸过程中定量和水分的控制是一个大纯滞后、强耦合和非线性的系统,本文提出使用粒子群算法优化的PID神经元网络来解决这些控制问题。设计的双PID神经元网络闭环控制系统中,网络结构简单,使用增加动量项的误差反向传播算法,提高了学习速度,减少了系统的反应时间,并采用粒子群算法优化网络的初始权值,克服PID神经网络学习过程中由于权值易陷入局部最优值的缺点,提高了系统的控制精度。仿真结果表明：初始权值优化后的PID神经网络控制系统具有更高的控制精度和更快的响应时间,能更好地实现抄纸过程的解耦控制。这为抄纸过程定量水分的自动控制提供了一种新的方法。      

基于改进粒子群算法的中药提取过程PID优化控制

提出了一种适合于中药提取过程的基于改进粒子群算法的PID优化控制方法;针对粒子群算法存在早熟和局部收敛的问题对算法进行了改进,采用一种非线性动态自适应方法作为惯性因子权值调整策略,使惯性权值随粒子目标值的变化而自动改变;将该法应用于中药提取温度控制系统PID控制器参数优化设计,首先利用广义Hermite-Biehler定理计算控制对象的PID控制器参数稳定域;然后在参数稳定域范围内采用改进粒子群算法寻优得到了满足指定性能指标(ITAE)最小的最佳控制器参数值;最后针对中药提取工段的温度控制二阶时滞系统进行了仿真,验证了该方法的有效性。     

改进粒子群算法整定PID参数研究

PID控制器的性能取决于其控制参数的组合,针对其参数的整定和优化问题,提出了应用一种改进的粒子群优化算法,该算法借鉴了遗传算法的杂交机制,并采用惯性权值的非线性递减策略,用以加速算法的收敛速度和提高粒子的搜索能力。将该算法应用于一个二阶系统的PID控制器参数的优化。仿真结果表明该改进的粒子群算法具有比传统粒子群算法和遗传算法更好的优化效果,具有一定的工程应用前景。     

混沌粒子群神经网络在非线性函数拟合中的应用研究

BP神经网络虽然是目前应用最广泛的神经网络模型,但其自身有易陷入局部极小值和收敛速度慢的缺点。本文提出了一种利用混沌粒子群算法来改进BP神经网络。该算法的基本思想是用混沌粒子群算法对BP神经网络的初始权值和初始阈值进行优化。对粒子群算法进行混沌优化,提高粒子群算法的全局搜索能力;用混沌粒子群算法优化后得到的最优解作为BP神经网络的初始权值和阈值。通过对非线性函数的拟合实验,发现改进后的结果与普通的BP神经网络的结果相比,具有更高的准确性,提高了拟合的精度。     

改进粒子群算法的PID神经网络解耦控制

综合减摇控制系统存在非线性、多变量、强耦合等因素,会导致减摇系统达不到最佳控制状态。利用粒子群算法具有对整个空间进行高效搜索以及PID神经网络的自适应特点,提出一种改进粒子群算法,以解决粒子群算法中存在算法精度不高、粒子易陷入局部极小值等问题,并提高PID神经网络训练速度和训练精度,便于参数寻优。仿真结果表明,改进的粒子群算法具有一定优越性,将其运用到综合减摇控制系统解耦控制器设计中,能够有效地减小船舶横摇,达到较好的控制效果。     

基于Lbest PSO和NNs的电液伺服系统输出力PID控制研究

为了实现电液伺服系统输出力的稳定控制,结合局部最优粒子群优化算法和神经网络模型,提出一种PID控制器设计方法。该方法将神经网络模型(NNS)与PID控制器耦合,得到基于神经网络的PID控制器参数整定结构;再采用局部最优粒子群优化算法(Lbest PSO)确定神经网络的权重,从而得到基于局部最优粒子群优化算法和神经网络的PID控制算法;最后将提出的PID控制算法用于控制虚拟的电液伺服加载系统,以进行仿真实验。仿真结果表明,由该PID控制器控制的电液伺服系统的输出力平稳地收敛于给定力,从而提高了系统的稳定性。     

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.