一种新型反馈控制器的研究与应用

基于比例–积分–微分(PID)的反馈控制是工业过程控制领域首选的基础控制技术.在PID控制中,一个看不见的严重缺陷,即常规积分控制跟踪常值扰动的效率不高的问题已被揭示.针对常规积分控制存在的问题,提出了一种无穷阶积分器(IOI),显著提高了跟踪常值扰动的效率.将IOI等用于构造一种新型反馈控制器(NFC),显著提高了过程输出跟踪过程给定包括跟踪过程稳态偏差的性能. NFC具有简单性和良好的工程易用性,在难控过程具有比PID更好的控制性能.数学分析,仿真实验和电力控制工程应用的结果验证了文中所提出观点和方法的正确性和有效性.     

一种二阶内反馈控制器SO-IFC的研究与应用

现代控制论与控制实际之间存在一些"鸿沟",根据PID（Proportional-integral-derivative）控制器具有良好抗扰性的事实,提出了一种基于PID的二阶内反馈控制器（Second order of internal feedback controller,SO-IFC）.基于在新型"高效"滤波方法上的一些进展,将一种新型正弦跟踪滤波方法（New sinusoid tracking filter,NSTF）运用于SO-IFC控制回路的噪声干扰滤波.针对被控对象的准确数学模型难以获取的问题,将一种根据过程增益（Process gain,PG）和过程总滞后（Process all lag,PAL）的工程参数整定方法（Engineering parameter tuning method,EPTM）运用于SO-IFC参数的整定,降低了SO-IFC参数整定的难度.将SO-IFC运用于大滞后过程的控制,具有良好的控制性能包括良好的扰动抑制性能.数学分析、仿真实验和实际应用的结果验证了文中所提出观点和方法的正确性和有效性.     

一种新型正弦跟踪微分器的研究与应用

过程信号的微分计算在控制工程领域有广泛的应用,但经典微分运算方法存在显著的噪声干扰放大效应.文中通过分析一种经典微分器的变形结构以及对象阶跃激励响应和斜坡激励响应的正弦滤波信号成分的构成,指出在较高的滤波频率下,可通过信号的正弦滤波或余弦滤波提取这些过程信号的微分信号.提出了一种由正弦滤波器和新型正弦跟踪器所构成的新型微分信号提取方法.该方法有效提高了提取微分信号的质量,与理想微分信号相比的近似度较高.文中提出的微分方法具有良好的抗噪声干扰特性,是线性滤波技术的发展与延伸,并具有良好的理论意义和实际应用前景,可作为经典控制理论的有益补充.数学分析、仿真实验和实际应用结果进一步证实了文中所述方法的正确性和有效性.     

一种新型基础控制器的介绍

针对超临界机组汽温控制过程中的大延迟、大惯性问题,通过一种近似滑动窗滤波器(approximate sliding window filter, ASWF)构造出高性能PI控制器(high performance proportion integration, HPPI)和超前观测器(high performance leading observer, HPLO)。将HPPI用于大延迟、大惯性过程控制,能够更有效地提高跟踪常值扰动的效率,更好地消除系统稳态偏差。HPLO能够提前获取系统响应的信息,极大提高过程控制的性能。动静态分开作用的微分前馈策略可以解决大幅变负荷过程中微分前馈的扰动问题,优化汽温调节系统的动态特性。通过仿真试验和实际应用,有效验证了NFC和微分前馈策略的有效性。     

一种实用的自校正PID控制器设计与仿真研究

针对多功能除湿机的温度控制问题,设计了一种极点配置自校正PID控制器,给出了系统的CARMA模型,引入带遗忘因子的最小二乘实时参数估计算法和带数字滤波器的增量式PID控制器算法,同时给出了极点配置自校正PID的整定方法过程,建立PID参数与系统参数及控制性能指标之间的关系式,并进行了MATLAB仿真.仿真结果表明,自校正PID控制系统能够实时估计被控对象的参数,实时整定控制器参数,自适应被控过程的变化,具有较强的实时参数估计和自校正能力,该PID控制器在多功能除湿机的温度控制中得到成功应用.     

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.     

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．     

基于粒子群优化的PID控制器设计与应用

研究优化控制器设计问题,工业过程控制中广泛使用的PID控制器,参数的选取可等效为优化问题.针对PID控制器应用于实际的自动电压调节器(AVR)系统,为了有效地寻找AVR系统的最佳PID控制器参数,提出一种基于粒子群算法的PID参数优化策略.通过建立粒子群优化的PID控制器参数模型,在控制过程中将PID参数(比例、积分、微分)作为粒子群中的粒子,采用控制误差绝对值时间积分函数作为优化目标,在控制过程中动态调整PID的三个控制参数,从而进行PID控制参数的实时优化.仿真结果表明PID控制器可以获得较好的控制性能指标,进而改善AVR系统的瞬时响应特性,具有一定的实用价值.     

免疫PID控制器在 H型钢张力控制中的应用

维持相邻机架间轧材上所受的张力为零，对于提高H型钢产品的质量是非常重要的。由于张力控制系统的复杂性，以及无张力或微张力的控制要求。诸多控制方法应运而生。但是没有一种方法达到十分满意的效果。基于生物免疫系统的反馈机理。提出了一种用免疫控制器与传统PID控制器相结合的控制方法，并介绍了控制系统参数的整定方法。通过仿真试验表明，与传统的PID相比，这种复合控制方法有效的改善了H型钢张力控制系统的性能，并为H型钢张力控制进行了一次有益的尝试。     

基于GLMB滤波和Gibbs采样的多扩展目标有限混合建模与跟踪算法

本文针对杂波条件下多扩展目标的状态估计, 目标个数估计, 扩展目标形状估计问题, 提出了一种基于标签随机有限集(Labelled random finite sets, L-RFS)框架下多扩展目标跟踪学习算法, 该学习算法主要包括两方面:多扩展目标动态建模和多扩展目标的跟踪估计.首先, 结合广义标签多伯努利滤波器(Generalized labelled multi-Bernoulli, GLMB)建立了扩展目标的量测有限混合模型(Finite mixture models, FMM), 利用Gibbs采样和贝叶斯信息准则(Bayesian information criterion, BIC)准则推导出有限混合模型的参数来对多扩展目标形状进行学习, 然后采用等效量测方法来替代扩展目标产生的量测, 对扩展目标形状采用椭圆逼近建模, 实现扩展目标形状与状态的估计.仿真实验表明本文所给的方法能够有效跟踪多扩展目标, 并且在目标个数估计方面优于CBMeMBer算法.此外, 与标签多伯努利滤波(LMB)计算比较表明: GLMB和LMB算法滤波估计精度接近, 二者精度高于CBMeMBer算法.