改进粒子群算法的啤酒灌装机液位控制PID参数整定

目的 整定最优的PID控制参数,对啤酒灌装机中贮液罐液位进行控制,以保证PID控制器能满足啤酒生产中的控制要求。方法 结合Rosenbrock搜索法和个体扰动策略来改进粒子群算法,并利用改进算法整定PID参数,最后将整定好参数的PID控制器用于控制液位对象;基于Matlab进行仿真实验,利用粒子群算法与文中方法做比较。结果 通过Matlab仿真验证,改进了粒子群算法整定的PID参数,其跟踪特性的调节时间为16.18 s,超调量为10.20%,IAE性能指标约为6.09;粒子群算法整定结果表明,跟踪特性的调节时间为27.72 s,超调量为26.90%,IAE性能指标约为7.23。结论 与原始粒子群算法相比,文中算法整定的3个PID参数在控制液位对象时综合性能评价指标更好,且能使系统平稳过渡,超调较小,响应速度快,调节时间快,其控制器性能能满足啤酒灌装机的生产要求。     

基于模拟退火粒子群混合算法的纸浆浓度控制系统

目的为了得到最优的控制器参数,以满足纸浆浓度实际控制要求,更好地克服控制难点。方法提出一种模拟退火粒子群混合算法,并应用于纸浆浓度控制系统,对其PID控制器参数进行整定优化,基于MATLAB的.m程序和Simulink进行仿真,并与其他整定方法进行比较。结果该优化方法能够得到较为理想的控制效果,系统过度平稳、响应快、超调小、调整时间短、鲁棒性好,其输出响应曲线上升时间为9 s,超调量为3.07%,调整时间为22.8 s。结论基于此混合算法的优化控制,不仅兼顾2种算法各自的优点,且相对于二者各自的优化控制及传统整定方法具有显著优越性,可以更好地满足现场控制要求。     

基于改进灰狼算法的啤酒灌装PID液位控制

目的 针对啤酒罐装液位控制存在的变负荷、多模态、PID参数整定难的问题,提出一种基于改进灰狼算法的PID参数整定方法,以提高啤酒生产的工作效率。方法 对灰狼算法进行改进,使用欧式距离变化率动态调整收敛因子,平衡算法的全局搜索能力;引入动态自适应权重因子,提高算法的优化速度和精度;与基本灰狼算法比较并用测试函数验证改进算法的性能。结果 仿真结果表明,改进后的灰狼算法在收敛速度和精度上提升效果显著;改进灰狼算法整定的PID参数的上升时间为1.9s,调节时间为5.12 s,超调量为3.78%。结论 与基本灰狼算法对比,改进灰狼算法对啤酒灌装液位PID参数进行整定,调节时间快,超调较小,可以更好地满足啤酒生产的控制要求。     

SA-PSO锅炉燃烧控制系统二自由度PID参数整定

为满足火电机组日益复杂的控制要求,提高系统目标值跟踪和抗干扰能力,设计采用二自由度PID控制器,且针对二自由度多个相互关联参数整定的复杂性,研究一种模拟退火算法和粒子群算法相融合的智能混合算法(SAPSO算法),用该算法对二自由度PID控制器参数进行整定优化,并运用到锅炉燃烧控制系统中。通过Matlab仿真验证,与传统Z-N整定法和PSO算法相比,经过SA-PSO融合算法整定后的二自由度PID控制器使锅炉燃烧控制系统超调量仅为3.9%、调节时间为47.15 s,并具有较好的抗外扰能力。采用该融合算法整定二自由度PID参数使系统具有良好的性能指标值,能够提高锅炉燃烧系统的控制性能。     

基于遗传算法的控制参数整定及其在温度控制中的应用

目的在啤酒生产过程中,通过确定PID参数,以保证准确控制发酵罐温度。方法针对发酵罐温度控制现场调试过程中PID参数选择的随机性等问题,采用遗传算法对PID参数进行整定,并基于OPC将Matlab与WINCC进行联机调试,实现数据的在线整定与监控。结果经过遗传算法整定的PID参数,其输出响应曲线上升时间为2.81 s,超调量为9.12%,调整时间为5.22 s。结论采用遗传算法整定的温度控制的PID参数效果较好,其响应速度快,超调量小,调整时间短,满足现场控制要求。     

改进差分进化算法及啤酒灌装机液位控制PID参数整定

目的 针对啤酒液位控制系统存在PID参数整定难、非线性、滞后性问题,提出一种改进基于邻域的改进差分进化算法,应用于PID参数优化整定中,从而提高灌装机的工作效率和啤酒的质量。方法 文中对差分进化算法进行改进,设计一种新型的变异策略,在变异环节引入邻域搜索操作;根据当前种群的分布情况,实时对邻域的个数进行自适应分配,以提升算法全局和局部搜索能力;与2种基本差分进化算法和4种改进差分进化算法对比,用18个测试函数验证文中所提出算法的性能。结果 仿真结果表明,相较于基本差分进化算法,使用改进的差分进化算法整定的PID参数,调节时间减少0.22 s,上升时间减少0.04 s,超调量降低7.63%。结论 通过改进的差分进化算法对啤酒灌装机液位PID参数的优化整定,可以显著改善控制系统的超调量、上升时间和稳态误差等性能,实现了液位的稳定控制。     

吹膜机的模糊自整定PID温度控制系统的设计及应用

根据吹膜机温度控制系统的大滞后、非线性等特点,将常规PID控制和模糊控制相结合,设计了一种模糊自整定PID温度控制系统,该系统通过模糊控制规则实现PID控制器的参数的在线调整,以获得PID温度控制的最佳控制效果。建立了Simulink仿真模型,并对吹膜机温度控制系统的简化模型进行了仿真和分析。仿真结果表明:模糊自整定PID控制器有更小的超调量和更快的调节时间,使系统具有更好的控制性能。     

纸纱复合制袋印刷一体机张力控制器设计

目的研究纸纱复合制袋印刷一体机纸张张力控制器。方法针对纸纱复合制袋印刷一体机的张力控制问题,结合模糊自适应PID与粒子群算法,设计基于余弦自适应调整惯性权重的粒子群优化算法的模糊自适应PID张力控制器。利用余弦自适应调整惯性权重的粒子群优化算法,搜索出一组最优的PID参数,来提高张力的控制精度。结果仿真结果表明,该张力控制方法的响应时间为0.25 s,最大超调量为2%,小于其他方法的响应时间和最大超调量。结论设计的控制器与传统的PID控制和模糊自适应PID控制相比,具有响应速度快、控制输出稳定、调节时间短等优点。     

基于遗传算法的贮液缸液位PID控制参数整定

目的在啤酒灌装过程中,贮液缸内液位的变化会直接影响啤酒的质量和产量,而对液位控制的准确、稳定与否,关键在对PID参数的选择。方法针对在贮液缸液位控制调试过程中PID参数选择的盲目性等问题,采用遗传算法对PID参数进行整定,并与临界比例度法整定的结果进行比较。结果经过遗传算法整定的PID参数,其输出响应曲线上升最短时间为3.98 s,超调量最小可达1.9%,调整最短时间为2.23 s。经过比例度法整定的PID参数,其输出响应曲线上升最短时间为1.92 s,超调量最小达23.7%,调整最短时间为11.62 s。结论采用遗传算法整定的PID控制参数总体效果较好,其输出响应曲线上升时间为3.98 s,超调量最小可达4.2%,调整最短时间为2.23 s,满足控制要求。     

卷筒纸印刷机纸带磁粉制动张力控制优化设计

目的 优化卷筒纸印刷机纸带磁粉制动张力控制系统,降低张力控制系统响应时间、超调量、调节时间,提高系统抗干扰能力,提高纸带张力控制效果.方法 在纸带张力常规PID控制器基础上,引入制动器滞后补偿环节,利用Simulink仿真软件,设计出补偿PID控制器,分别对常规PID控制器和补偿PID控制器开展仿真分析.结果 得到常规PID控制器单位阶跃响应参数,上升时间tr=0.75 s,超调量 σ=9.5％,调节时间ts=2.812s,稳态误差es=0.001.得到补偿PID控制器单位阶跃响应,上升时间tr=0.40 s,超调量σ=6.7％,调节时间ts=1.962 s,稳态误差es=0.仿真15,10 s时引入扰动信号后,常规PID控制器在3.04 s回归稳态;补偿PID控制器在1.21 s回归稳态.结论 通过仿真分析,对比阶跃响应参数和干扰后回归速度,可知补偿PID控制器的动态性能优于常规PID控制器,控制纸带纸力性能较好,为优化卷筒纸印刷机张力控制提供了理论指导.     

基于模糊控制的HVPE生长设备温度控制系统

氢化物气相外延（hydride vapor phase epitaxy,HVPE）工艺的关键是确保加热炉的温场恒定和高精度控制。由于HVPE生长设备温度控制过程涉及多个加热温区,以及温度测量元件和电阻加热炉温度传导引起的延迟,其温度控制存在超调过大、控制精度低和调节时间过长等问题。为实现HVPE生长设备反应室内温度的精准调控,将模糊逻辑应用到PID （proportion integration differentiation,比例积分微分）控制中,设计系统各温区的模糊自适应整定PID控制器。依据实际设备与相应技术要求,设计研发了一套基于PLC （programmable logic controller,可编程逻辑控制器）、温度控制电路以及模糊自适应整定PID控制的HVPE生长设备温度控制系统。Simulink仿真结果与实测结果表明,模糊自适应整定PID控制器可以应用于HVPE生长设备的温度控制系统,且控制效果较好。研究表明,所设计的温度控制算法与温度控制系统能够很好地满足GaN材料生长的工艺要求,具有一定的实用价值。     

基于改进量子粒子群算法的纸浆浓度控制系统

目的为了克服传统PID控制在具有大时滞性、非线性等特点的纸浆浓度控制系统中性能不足和参数调整困难等问题,研究参数在线调整的方法。方法在传统PID控制的基础上,结合量子粒子群仿生算法(QPSO),提出一种量子粒子群算法优化的传统PID控制器参数,并应用于纸浆浓度控制系统;同时对基本量子粒子群算法进行改进,引入交叉算子,并将该控制算法应用到纸浆浓度控制系统中,并与传统控制进行对比。结果与传统PID控制和基本量子粒子群优化的PID相比较,改进的优化算法能够得到更加令人满意的控制效果,具有系统超调量小、响应速度快、鲁棒性高等优良的性能。结论基于改进的量子粒子群优化算法的纸浆浓度控制系统可有效控制纸浆浓度,能够明显提高系统的控制精度等性能指标,更好地满足实际应用的要求。     

HTF58X2注塑机螺杆筒温度的模糊PID控制

分析了HTF58X2注塑机螺杆筒温控系统的特点与要求。考虑到传统PID控制器中的螺杆筒温控系统因具有非线性、纯滞后、时变性而难以取得满意的温控效果,提出了一种基于模糊策略的PID参数在线整定的自适应控制器。该控制器根据现场输入的温度偏差和偏差变化率,通过模糊推理对PID控制器参数进行在线调整,以适应不同工况下PID参数的最佳匹配。Matlab/Simulink仿真和实验测试的结果表明,模糊-PID控制器与固定参数的PID控制器相比,在调节速度、超调量和自适应能力等方面具有一定的优势。     

基于模糊内模-PID的包装机热封切刀温度控制

目的 包装机热封切刀温度控制系统存在非线性、大滞后性等特点,传统PID控制的效果也越来越无法满足工艺生产的要求,为了提高包装机热封切刀温度控制的速度和精度,进而提高封口的质量,以提高产品包装效率和品质。方法 在传统的PID控制的基础上,通过结合模糊控制和内模控制理论的先进控制算法,提出模糊内模-PID控制算法的包装机热封切刀温度控制系统。内模控制能够使PID控制器参数进行简化,同时模糊控制的引入能够实现控制器参数的在线调整,将该新型控制算法应用到包装机热封切刀温度控制系统中,并与传统控制进行对比。结果 通过Matlab仿真软件搭建模内模-PID控制的包装机热封切刀温度控制系统仿真平台,仿真结果表明,系统响应速度、精度、超调量、抗扰动能力等比传统控制系统性能更加优良。结论 通过仿真验证了模糊内模-PID控制在热封切刀温度控制系统上的有效性和可行性,能够在温度控制系统中表现出优良的性能指标。     

基于能耗最低的挤出机温度控制

目的研究挤出机的温度对流涎薄膜生产质量的影响。方法针对流延机组挤出机料筒温度控制具有时变、非线性及大时滞等特性,以单螺杆挤出机为对象,利用PID神经元网络较强的解耦能力,并根据料筒内物料温度变化特点,提出一种分区比例控制方法,设计分区比例式PID神经元网络控制器,最后通过仿真和实验方法对其进行验证。结果分区比例式PID神经元网络控制器的阶跃信号超调量为5.9%,脉冲干扰稳定时间为162.8 s,正常生产时电耗为12.04 k Wh。传统PID控制器的阶跃信号超调量为16.4%,脉冲干扰稳定时间为192.4 s,正常生产时的电耗为13.42 k Wh。结论分区比例式PID神经元网络温度控制系统控制精度高,且优化了料桶内物料温度上升曲线,使系统单位产量的能耗得到了有效降低。