基于迭代继电反馈的多变量PID控制器自整定

PID控制是工业过程中最常用的控制方法,但在实际生产过程中,被控过程往往是多变量、有耦合的,常规PID控制器参数往往整定不良、性能欠佳,对运行工况的适应性较差。为此,将迭代反馈理论和继电整定方法有机结合起来,提出一种适用于存在耦合的多变量系统PID控制器的参数整定方法。运用该方法整定PID参数,不需要被控对象的数学模型,而且具有速度快、效果好等优点。     

支持向量机在PID控制器参数整定中的仿真研究

PID控制是应用最为广泛的控制方法,由于系统中存在非线性和时变性,影响建立精确的模型,系统性能.为了解决控制参数整定,改善系统性能,提出一种基于支持向量机的PID控制器参数整定方法.通过将支持向量机和PID控制器相结合建立支持向量机的参数整定模型,在控制过程中将PID控制的参数作为支持向量机的输入,构造参数自适应学习的PID控制器,在控制过程中动态调整PID的三个控制参数,进行仿真的在线整定.仿真结果表明,支持向量机的PID控制方法在处理非线性和时变系统时,提高了实时性能,增强系统稳定性,并获得更好的控制效果,为通用非线性PID控制器设计提供了依据.     

基于粒子群优化算法的PID控制器参数整定

PID控制器的性能完全依赖于其参数的整定和优化,但参数的整定及在线自适应调整对常规的PID控制器是难以解决的问题。根据粒子群算法具有对整个参数空间进行高效并行搜索的特点,提出了一种基于粒子群优化算法整定PID控制器参数的设计方法,并定义了一种新的性能指标函数来评价PID控制器的性能。现以二阶的船舶控制装置为研究对象,运用粒子群优化方法对PID控制器参数进行了寻优研究。仿真结果表明,该方法比一般PID参数整定方法具有更好的控制性能指标,有着一定的工程应用价值。     

基于连续继电辨识的自整定PID控制器

提出采用连续继电反馈实验辩识高精度的过程模型，基于内模原理设计PID控制器的方法。通过对时滞工业过程对象的数字仿真研究．控制结果表明该控制方法可获得很好的动态性能、鲁棒性和抗干扰能力．是实现自整定PID控制器的一种简单、有效方法。     

模糊自适应PID在水工模型中的应用

水工模型水位控制系统是一个典型的非线性、大时滞控制系统,针对用普通PID对高阶大惯性环节对象的控制参数难以整定的问题,设计了一种基于模糊控制原理的PID参数自适应控制器,根据偏差和偏差变化率来实时调整Kp,Ti,Td参数。试验结果表明,这种模糊自适应PID控制器比常规PID控制器有更好的控制效果,大大改善了系统的动态和稳态性能。     

S7-200PLC的PID自整定算法剖析

经典PID控制器的设计根据被控对象的数学模型,选择调节器的形式,如模型为确知的传递函数,用根轨迹法或频率响应法来确定PID参数,如对象模型不确知,往往用试凑法来整定控制器参数.对复杂多变的现场,这费时费力,且整定的控制器性能有限.S7-200 PLC已经支持PID自整定功能,对其所用继电反馈算法予以剖析,讨论其特点.     

基于Maclaurin 展开的PID 设计与无模型自整定

针对自衡对象,提出一种基于期望模型的PID自整定方法,该方法无需被控对象的数学模型.利用Maclaurin展开技术,给出了PID控制器的整定公式;并通过开环阶跃响应,实现了PID控制器的无模型自整定.仿真结果表明,利用该自整定方法所得的PID能有效地提高高阶被控对象的系统性能;即使在噪声环境下,该方法仍具有很好的鲁棒性.     

基于模糊自整定PID的气垫登陆艇航向控制器研究

基于空气舵操纵面开展了气垫艇航向控制研究,分析了PID航向控制器的原理,设计了基于模糊自整定PID的航向控制器。根据PID控制器各参数的控制规律和经验总结,设计了一种模糊整定器,并给出了具体设计步骤。该整定器可以在气垫船航向控制中实时调节控制器比例、积分和微分参数值。在相同条件下比较了传统PID控制器和模糊自整定PID控制器的控制性能,试验结果表明模糊自整定PID控制器鲁棒性加强,动态、静态性能更好。     

基于智能自动化复合PID控制技术的研究

针对具有时滞一阶非最小相位系统的被控对象,提出了一种基于智能复合PID控制方法,推导出复合PID控制器控制参数的整定方法.考虑到被控对象的不确定性、慢时变等特点,以神经网络元构造基于智能自动化复合PID控制器,解决了基于智能自动化复合PID控制参数在线调整的问题,使复合PID控制器适用范围更广泛.对闭环控制系统模拟结果表明,该系统控制参数整定方法简单,具有非常好的控制效果.     

BP神经网络在PID控制器参数整定中的应用

研究工业控制过程,针对控制器优化问题,PID控制是迄今为止在过程控制中应用最为广泛的控制方法.但在实际应用中,对有非线性、时变性系统,无法建立精确模型.为了解决控制参数整定,达到精确控制,改善系统性能,提出一种基于BP神经网络的PID控制器参数整定方法.通过建立三层神经网络模型,在控制过程中将神经网络的隐含层单元分别作为PID的比例(P)、积分(I)、微分(D)单元,从而构造参数自学习的PID控制器,在控制过程中动态调整PID的三个控制参数,从而进行PID控制参数的在线整定.仿真结果表明,基于BP神经网络的PID控制方法在处理非线性和时变系统时,提高了实时性能,增强系统稳定性,并获得更好的控制效果.     

基于PID参数整定的线性自抗扰控制参数整定

线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC)是不依赖于被控对象的数学模型,在工业过程中具有极大的应用前景,LADRC参数整定是其在工业过程中能否应用的重要环节.鉴于实际工业控制中大都采用PID控制器,通过对二阶LADRC结构与其状态观测器的传递函数...     

DIGITAL PID CONTROLLER DESIGN FOR DELAYED MULTIVARIABLE SYSTEMS

A new methodology is proposed to design digital PID controllers for multivariable systems with time delays. Except for a few parameters that are preliminarily selected, most of the PID parameters are systematically tuned using the developed plant state‐feedback and controller state‐feedforward LQR approach, such that satisfactory performance with guaranteed closed‐loop stability is achieved. In order to deal with the modeling error owing to the delay time rational approximation, an IMC structure is utilized, such that robust stability is achieved, without need for an observer, and with improved online tuning convenience. Using the prediction‐based digital redesign method, the digital implementation is obtained based on the above‐proposed analog controller, such that the resulting mixed‐signal system performance will closely match that of the analog controlled system. An illustrative example is given for comparison with alternative techniques.     

PID auto-tuning using new model reduction method and explicit PID tuning rule for a fractional order plus time delay model

In this paper, a new model reduction method and an explicit PID tuning rule for the purpose of PID auto-tuning on the basis of a fractional order plus time delay model are proposed. The model reduction method directly fits the fractional order plus time delay model to frequency response data by solving a simple single-variable optimization problem. In addition, the optimal tuning parameters of the PID controller are obtained by solving the Integral of the Time weighted Absolute Error (ITAE) minimization problem and then, the proposed PID tuning rule in the form of an explicit formula is developed by fitting the parameters of the formula to the obtained optimal tuning parameters. The proposed tuning method provides almost the same performance as the optimal tuning parameters. Simulation study confirms that the auto-tuning strategy based on the proposed model reduction method and the PID tuning rule can successfully incorporate various types of process dynamics.     

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.     

基于强化学习的参数自整定及优化算法

传统PID控制算法在非线性时滞系统的应用中,存在参数整定及性能优化过程繁琐、控制效果不理想的问题。针对该问题,提出了一种基于强化学习的控制器参数自整定及优化算法。该算法引入系统动态性能指标计算奖励函数,通过学习周期性阶跃响应的经验数据,无需辨识被控对象模型的具体数据,即可实现控制器参数的在线自整定及优化。以水箱液位控制系统为实验对象,对不同类型的PID控制器使用该算法进行参数整定及优化的对比实验。实验结果表明,相比于传统的参数整定方法,所提出的算法能省去繁琐的人工调参过程,有效优化控制器参数,减少被控量的超调量,提升控制器动态响应性能。     

一种时滞过程内模PID控制器鲁棒整定方法

针对典型的一阶时滞（FOPTD）、二阶时滞（SOPTD）以及一阶时滞积分（FODI）过程,提出了一种简便的内模PID控制器设计和参数整定方法。 用一阶泰勒级数逼近系统模型的时滞项,导出内模PID控制器参数表达式,且仅有一个可调参数β,该可调参数与系统的动态性能和鲁棒性直接相关。基于控制系统的鲁棒性能指标给出了控制器可调参数β进行鲁棒整定的解析表达式。仿真结果表明,该方法可使系统同时获得良好的设定值跟踪特性、扰动抑制特性和克服参数变化的鲁棒性。        

基于支持向量机的参数自整定PID非线性系统控制

对非线性系统提出了一种基于支持向量机的自整定PID控制新方法.用支持向量机辨识系统的非线性关系,并对之进行线性化,提取出瞬时线性模型,采用最小方差的准则获取PID控制器的最优参数.为改善控制器的性能,提出了一些改进措施,包括使用一阶滤波器、控制器参数更新标准及惩罚系数的调整等.通过对典型非线性系统的仿真,验证了该方法的有效性和可行性.     

Maximum sensitivity based fractional IMC–PID controller design for non-integer order system with time delay

A simple approach with a small number of tuning parameters is a key goal in fractional order controller design. Recently there have been a number of limited attempts to bring about improvements in these areas. In this paper, a new design method for a fractional order PID controller based on internal model control (IMC) is proposed to handle non-integer order systems with time delay. In order to reduce the number of tuning parameters and mitigate the impact of time delay, the fractional order internal model control scheme is used. Considering the robustness of the control system with respect to process variations and model uncertainty, maximum sensitivity is applied to the tuning of the parameters. The resulting controller has the structure of a fractional order PID which is cascaded with a filter. This is named a fractional IMC–PID controller. Numerical results are given to show the efficiency of the proposed controller.     

基于T-S模型的自校正模糊PID控制器的设计

基于Takagi和Sugeno的模糊控制模型，设计了基于T-S模型的积分分离算法的模糊PID控制器，同时引入了继电反馈控制进行模糊PID控制器初始值的整定，实现了自校正模糊PID控制器。通过对工业过程的时滞对象的数字仿真分析表明，该控制器获得了很好的静动态性能、鲁棒性和抗干扰能力，为实现自动型控制器提供了简单而又实用的新方法。