参数不确定时滞系统的鲁棒P ID 控制

提出一种简单而有效的参数不确定时滞系统鲁棒PID控制器设计方法．通过在kp-ki平面上绘制稳定边界线,确定稳定的PID控制器参数区域;推导了一阶不稳定时滞系统PI控制器和PID控制器的存在性条件;基于推广到时滞系统的棱边定理,确定所有鲁棒PID控制器参数集．仿真实例表明了该方法的优越性．     

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.     

基于幅值裕度和相位裕度的PID参数最优整定方法

给出一种基于幅值裕度和相位裕度的PID参数最优整定方法.首先,基于改进的D–分割法确定满足幅值裕度和相位裕度要求的控制参数稳定域,然后根据最大灵敏度函数、超调和调节时间定义控制器设计的目标函数,在所得到的控制参数稳定域中计算出一组最优的控制参数值.仿真结果表明,该整定方法能够保证闭环系统具有强鲁棒性、良好的跟踪性能和抗干扰性能.它不仅适用于稳定时滞对象,而且还适用不稳定时滞对象.     

无模型SISO时滞系统的PID参数稳定域研究

针对无精确模型的单输入单输出(SISO)时滞系统, 利用频率响应数据, 给出确定PID参数稳定域的解析方法. 首先通过继电反馈频域辨识法得到系统的频率响应数据, 然后基于该数据确定控制参数的奇异边界线和非奇异边界线, 并判断边界线的哪一侧具有更少的不稳定极点, 从而给出能使闭环系统稳定的控制参数区域. 该方法避免了模型辨识的复杂计算过程, 为无模型SISO时滞系统的PID控制器设计和调节提供了一条简单有效的途径. 仿真结果验证了方法的有效性.     

复杂大时滞系统的单神经元PSD控制

针对基于参数模型的普通PID控制对模型精确性要求较高,只能有效控制一般纯滞后对象,而不适用于复杂大时滞系统对象的控制.这里尝试对普通PID控制器添加单神经元自适应PSD算法,并加入专家经验对可调参数进行在线寻优、自校正.在Smartpro系统的ConMaker组态软件上编写了该控制器程序,并对二阶大时滞对象进行仿真实验.实验分析了单神经元PSD控制器参数对控制性能的影响,及与普通PID控制器作比较.结果表明此控制器对于二阶大时滞对象具有较强的自适应性和鲁棒性.     

基于稳定裕量的二阶时滞系统PID控制器参数稳定域

基于广义Hermite-Biehler定理,由二阶时滞对象的逆Nyquist曲线,可确定PID控制器比例增益的稳定范围;在积分和微分增益平面上,运用一组不等式可确定该二维平面上参数的稳定区域,从而给出了确定二阶时滞系统PID控制器参数稳定域的方法.在此基础上,针对稳定裕量指标,也给出相应的PID控制器稳定域的处理方法....     

基于神经网络的自适应Dahlin数字控制器

在常规Dahlin数字控制器的基础上,采用神经网络理论确定Dahlin控制器参数,提出了一种基于神经网络的自适应Dahlin数字控制器,该控制器具有收敛速度快、鲁棒性强的特点．既可用于参数时变和时滞未知的受控对象,亦适用于逆不稳定过程,不存在控制器的振铃现象,是解决具有慢时变和时滞未知工业过程控制的有效方法。     

基于BP神经网络的火电厂水质调节自适应控制的仿真研究

针对火电厂锅炉水质调节过程的大时滞时变特性,常规控制算法控制效果不好的问题,本文提出了基于BP神经网络的Smith-PID鲁棒自适应控制算法,利用BP神经网络的任意非线性表达能力和很强的自学习能力,在线自学习整定PID参数,被控对象不需要精确辩识,控制器参数跟踪被控对象自适应调整,克服了常规PID算法不适用于大时滞过程控制和常规Smith预估补偿控制对模型不确定性敏感的缺陷.MATLAB仿真表明,本文控制算法的静态特性、动态品质良好,鲁棒性强.     

一种确定PID参数稳定域的图解法

针对带滞后因子的一阶惯性环节的PID控制器,给出确定其参数稳定域的一种图解方法．基于参数空间的图解稳定性准则,在已知比例增益范围的前提下,针对稳定和不稳定开环对象,直接在积分-微分参数空间绘制和确定稳定区域,避免了复杂的数学计算．该图解稳定性准则给出闭环稳定的一个充分必要条件,所得结果没有任何保守性．此方法也可用来求解系统的相对稳定度问题和应用于其他任意给定被控对象．     

自适应的时变比例增益的预测PID控制器

为了利用PID控制获得先进的控制性能,将广义预测控制(GPC)用于PID参数的实时优化,在此基础上提出了一种新的基于GPC的自适应PID控制器的设计方法.该PID控制器具有时变的比例增益,并且PID控制器的设计利用了GPC的未来参考输入.因此,GPC控制律能由设计的PID控制器精确实现.为使GPC控制器稳定地获得比例增益,采用了基于互质因子分解扩展的强稳定GPC,独立于利用标准GPC设计的闭环系统而重新设计GPC控制器,保证了闭环系统的稳定性.此外,利用递推最小二乘法对系统进行在线辨识,修正模型参数,增强了系统的抗扰性.以一阶时滞非最小相位系统为被控对象,在Matlab中对该设计方法进行了仿真,仿真结果验证了该方法的有效性.     

一阶时滞不稳定过程的复合PID控制

针对一阶时滞不稳定过程讨论了一类复合ＰＩＤ控制及其参数整定公式．该方法基于分步设计的思想，在比例控制器镇定基础上对闭环所构成的广义稳定对象，设计二级ＰＩＤ控制器．在二级控制器设计中，通过引入时滞二阶稳定模型优化ＰＩＤ参数．本文同时讨论了等价的二自由度ＰＩＤ控制器．     

几种不稳定滞后对象的预测PID 控制

针对几种不稳定滞后过程，给出一种预测PID控制器的结构形式．该控制器具有内环和外环两种控制器：内环控制器主要用于稳定系统；外环控制器具有预测PID控制的结构形式，主要用于消除输入干扰的影响和改善控制系统的动态性能．这种控制器结构简单，可调参数少，且参数的调节方便、直观．仿真结果表明，在干扰和模型失配的情况下，此类预测PID控制器仍具有良好的控制性能和鲁棒稳定性能．     

含时滞倒立摆系统的最优控制研究

倒立摆本身是一个自然不稳定系统,时滞的存在更加恶化了系统性能。基于牛顿动力学方法建立了具时滞单级倒立摆系统的动力学模型,运用线性二次型最优控制策略设计了倒立摆控制器,将时滞环节采用Padé一阶对称逼近,通过Routh稳定判据,得到闭环系统的临界稳定的时滞大小。通过实例仿真进行验证,并与PID控制策略相比较,结果表明本文方法正确,所设计的最优控制器性能优于PID控制器,在临界时滞范围内有较好的控制效果,但与无时滞时相比,系统的动态性能有所降低。     

Pid And Pid‐Like Controller Design By Pole Assignment Within D‐Stable Regions

This paper presents a new PID and PID‐like controller design method that permits the designer to control the desired dynamic performance of a closed‐loop system by first specifying a set of desired D‐stable regions in the complex plane and then running a numerical optimisation algorithm to find the controller parameters such that all the roots of the closed‐loop system are within the specified regions. This method can be used for stable and unstable plants with high order degree, for plants with time delay, for controller with more than three design parameters, and for various controller configurations. It also allows a unified treatment of the controller design for both continuous and discrete systems. Examples and comparative simulation results are provided to illustrate its merit.     

Stabilising PID tuning for a class of fourth-order integrating nonminimum-phase systems

Fed-batch fermentation processes are commonly used in bioprocessing industry. A fed-batch fermentation process often exhibits integrating/unstable type of dynamics with multiple right-half plane zeros. A class of fourth-order integrating model can be used to adequately represent such a complex dynamics of the fed-batch fermentation process. In this paper, rigorous stability analysis of proportional-integral-derivative (PID) controller based on the Routh-Hurwitz criteria for the fourth-order integrating system is presented. A set of all stabilising PID controller parameter regions is established. Based on these stabilising regions, a general PID controller tuning procedure is proposed for the fourth-order integrating system with two right-half plane zeros. Numerical study shows that based on the proposed tuning procedure, a low-order PID controller can outperform a fifth-order optimal LQG controller in terms of servo and regulatory controls.     

Stability domains of the delay and PID coefficients for general time-delay systems

Time delays are encountered in many physical systems, and they usually threaten the stability and performance of closed-loop systems. The problem of determining all stabilising proportional-integral-derivative (PID) controllers for systems with perturbed delays is less investigated in the literature. In this study, the Rekasius substitution is employed to transform the system parameters to a new space. Then, the singular frequency (SF) method is revised for the Rekasius transformed system. A novel technique is presented to compute the ranges of time delay for which stable PID controller exists. This stability range cannot be readily computed from the previous methods. Finally, it is shown that similar to the original SF method, finite numbers of singular frequencies are sufficient to compute the stable regions in the space of time delay and controller coefficients.     

A PI/PID controller for time delay systems with desired closed loop time response and guaranteed gain and phase margins

In this article we present a graphical tuning method of PI/PID controller for first order and second order plus time delay systems using dominant pole placement approach with guaranteed gain margin (GM) and phase margin (PM). The stability equation method and gain phase margin tester have been used to portray constant GM and PM boundaries. The PID controller parameters have been obtained for different dominant poles and plotted graphically in the parameters plane of controller within the specified GM and PM regions. To demonstrate the effectiveness and confirm the validity of the proposed methodology, three examples with numerical simulations are presented.