关于AI系列仪表中的人工智能控制算法

在工业过程控制中,许多控制过程机理复杂,滞后大,控制对象具有变结构、时变等特点.采用常规的PID控制算法,难以适应参数变化,干扰众多等的变化因素控制效果不好,大都出现较大超调,PID参数较难确定,调节品质差.目前由国外引进的某些调节仪表中,推出了许多改进型如加入抗饱和积分功能,采用自整定来协助确定PID参数及自适应技术来改进控制效果.为了克服常规PID调节的不足,提高其性能,现在各大仪表公司及仪表生产厂,都在致力于新的控制算法开发和自整定技术的研究,下面以厦门宇光电子技术研究所开发研制的AI系列仪表为例,简述AI系列仪表中的人工智能控制算法和特点.     

时变大滞后系统的模糊免疫PID控制

工业中的大多数生产系统都是时变和滞后系统。对于这类系统,普通的PID控制器难以获得满意的控制效果。而采用模糊PID控制能降低系统的超调量,提高系统的响应速度。为了提高模糊PID控制器的控制性能,将模糊参数自整定调节方法与免疫进化算法相结合,设计了一种模糊免疫参数自整定PID控制系统。对于时变大滞后系统,模糊免疫参数自整定PID控制能明显减小系统的超调量,加快系统的响应速度。     

PID控制器设计与仿真研究

研究优化PID控制器性能问题,在过程控制中,系统存在纯滞后性、时变性、非线性的复杂系统,传统模糊控制和PID控制方法解决上述问题效果不佳,导致超调量大和调节时间长。为了解决控制系统中超调量大和调节时间长等难题,在Smith预估器和传统PID控制的基础上,结合模糊PID控制的优点,提出一种模糊PID-Smith的智能控制方法。方法通过对模型的纯滞后进行补偿,来减小纯滞后系统的超调量,从而增强系统的稳定性。通过对火电机组主汽温控制系统进行仿真,结果表明,方法降低了超调量,减少了调节时间,极大地改善了控制性能,提高了控制系统的自适应性和鲁棒性。     

DMC-PID串级控制在中药生产浓缩工段的应用

为了克服中药生产浓缩过程非线性、大滞后、强干扰的问题,文章采用DMC—PID串级控制算法,实现了滞后补偿、提高了抗干扰能力。仿真结果和实际运行证明．该控制方案鲁棒性强,具有较好的动态控制性能．适于非线性工业系统的自适应调节。     

和钢20T电弧炉过程控制滞后分析及处理

文章针对电弧炉扩容升级出现的过程控制滞后失调问题,进行了系统分析,找出了系统近似数学模型,以可编程调节器(XMPA7000)为控制平台,应用Smith预估补偿方法对控制系统进行了纯滞后处理,结果系统稳定性不够理想;又对Smith预估补偿结构进行改进,采用自适应纯滞后补偿控制方法,系统可以适应被控对象的变化,自动调节PID增益,得到了较高的控制品质,较好的解决了和钢公司20T电弧炉升级过程中控制滞后问题;不难看出,Smith预估补偿方法对被控对象数学模型精度要求很高,当被控对象数学模型发生更变化时,会导致系统不稳定;采用自适应纯滞后补偿控制方法可以很好的解决这一问题。     

温度控制系统模糊自适应PID控制器仿真研究

研究电机绝缘处理的过程中,针对烘干炉的温度控制具有非线性和大滞后的特点,常规的PID控制器和模糊控制器很难达到理想的控制效果,为保证温度系统的稳定性,把模糊控制和常规的PID控制结合起来,提出了模糊自适应PID控制器.首先建立了烘干炉温度控制系统的数学模型,确定了系统的输入输出量,建立了模糊控制规则,进行模糊推理,计算PID控制器的参数,可由PID控制器控制烘干炉的温度,采用计算机仿真结果表明,模糊自适应PID控制器与常规PID控制器相比较,提高了烘干炉温度控制系统的自适应能力和鲁棒性,改善了系统的动态性能和静态性能,能使非线性、大滞后等特殊的系统达到良好的控制效果.     

点光源环境下室内环境灯光多参量控制仿真

为提高室内环境灯光照射的自适应性能,需联合控制灯光参量。提出基于模糊PID的点光源环境下室内环境灯光多参量的控制方法。基于动态基元的自适应学习方法,构建室内环境灯光控制的约束参量模型,在模型参数约束下采用多自由度耦合调节方式,调节室内环境灯光的亮度和角度;采用模糊PID控制方法,进行灯光的亮度信息和光源输出信息的融合处理;构建模糊PID控制律实现对室内环境灯光的颜色、光强、照射角度、波束衍射特征等参量的多参量融合调节和控制。仿真结果表明,采用研究方法控制室内环境灯光参量,能有效提升灯光色彩融合效果,且方法自适应性能较好、控制律性能较强,可应用性更高。     

基于卡尔曼滤波器的PID控制仿真研究

针对工业过程中常见的二阶滞后对象的PID参数调节问题,采用KALMAN滤波器同常规PID控制相结合的方法对系统进行仿真研究。结果表明:同没有加卡尔曼滤波器的常规PID控制相比,卡尔曼滤波器很好的抑制了白噪声的污染,控制效果明显改善。     

大滞后系统综合控制及其在焦炉鼓冷系统中的应用

焦炉鼓冷系统核心工作是以稳定初冷器前吸力为目标,合理调节鼓风机转速,实现荒煤气平衡传输。针对该控制系统具有大滞后、强扰动和时变等特点,采用基于模糊免疫PID的基本控制算法,结合系统辨识、自校正的思想,研究大滞后系统预测控制策略在焦炉鼓冷系统中的应用。综合控制策略通过对大滞后环节的辨识、与补偿,从而平衡初冷器前吸力。控制方案结合滞后削弱,抑制滞后、扰动的影响,提高控制性能。     

Smith模糊PID匀速升温控制策略研究

针对电加热炉匀速升温过程模型建立困难、调节过程滞后等问题,提出了一种基于炉体散热补偿的Smith模糊PID控制算法。通过炉体散热补偿建立针对被控量升温速率的一阶线性纯滞后模型;采用Smith预估器消除纯滞后特性带来的影响,提高系统的稳定性,加快调节过程;引入模糊PID控制,克服Smith预估补偿环节鲁棒性差的弱点,实现参数的自适应调整,并提高了稳态精度,实现了高精度的匀速升温控制。试验结果表明,该控制策略的控制偏差低于5%,明显优于常规PID控制。     

变风量空调系统的模糊免疫PID控制的研究

中央空调的能耗问题日益引起人们的关注,由于变风量温度控制系统非线性、大滞后及时变等特点,常规的PID控制往往效果欠佳。本文借鉴生物免疫反馈机理和模糊控制理论,设计了模糊免疫PID控制器,并且采用遗传算法优化免疫PID的参数,建立中央空调变风量温度控制系统的数学模型,并分别用常规PID控制技术和模糊免疫PID控制技术对温室进行仿真试验,仿真结果表明:该方法调节精度较高,调节迅速,超调量小,抗干扰强,因此具有一定的可行性和推广价值。     

微生物发酵过程的温度控制

微生物发酵过程的温度控制精度非常重要,发酵罐罐体温度是通过夹套中的水温来调节的,使用加热器和冷却水调节夹套温度进而控制发酵罐温度。由于温度对象是滞后积分对象,使用传统的PID控制,控制效果差,因此对传统PID控制进行了改造。研究了积分分离PID,指数积分PID和FuzzyPID控制算法在发酵过程温度控制中的应用。实践证明,经过改进的PID算法的控制效果明显提高。     

食品封装机柔性温度控制系统的设计与实现

针对封装机温度控制系统采用常规PID控制时动态和静态性能不能兼顾的问题,设计一种基于S7-200脉冲宽度调制(PWM)技术的精确闭环温度控制系统。分析了PID-PWM技术实现温度控制的原理,通过脉宽调制方式改变蔬菜深加工控制系统中铝箔袋封装机的封口温度和封刀温度控制器的功率,实现对温度的精确控制,并采用高速脉冲输出,尽可能消除了纯滞后时间,提高了系统调节/响应速率。测试运行结果表明:该控制方式使封口温度及封刀温度的控制精度均达到了±1℃,优异于常规PID控制,并已稳定运行于生产中。     

基于OPC和MATLAB的电阻炉温度控制系统设计

针对电阻炉温度系统具有非线性、大惯性、大滞后等特点,结合常规PID控制器和模糊控制器各自的长处,以MATLAB为计算平台,通过OPC技术实现MATLAB和ECS-700之间的数据交换。提出了基于OPC技术的自适应模糊PID控制方案。自适应模糊PID控制器由MATLAB中的模糊工具箱设计,ECS-700主要负责数据采集和设备驱动。实验结果表明,电阻炉温度控制系统的性能令人满意,该方法调节时间短、超调量小、波动小,OPC通信的性能非常有效可靠,可以有效应用于电阻炉温度控制系统中。     

一种模糊PID-Smith污水处理的控制方法

针对污水处理控制系统的大惯性、大时滞及时变等特点,在分析常规PID控制和模糊控制不足的基础上,以溶解氧DO为控制对象,建立了一种Smith预估器+模糊PID组合控制器.该组合模型中的模糊控制部分以误差和误差变化率作为输入,通过模糊推理实现对PID的3个参数,即比例常数、积分常数和微分常数的自整定,以满足被控对象DO的不同误差和误差变化率对控制器参数的要求:采用Smith预估器实现对被控制对象的时间滞后的修正.该模型集成了模糊控制器鲁棒性高、PID静态控制,及Smith预估器可以补偿时滞的优点.通过对SBR污水处理系统的控制仿真,并与常规PID和模糊PID控制效果比较,超调量和调节时间明显降低,证实了组合控制器的优越性,从而为解决大滞后大惯性系统提供一种有效途径.     

基于模糊Smith方法的温控系统仿真研究

在过程控制中,经常会碰到纯滞后、时变、非线性的复杂系统,传统的模糊控制和PID控制方法解决上述问题效果不佳。为了解决控制系统中超调量大和调节时间长等问题,针对热疗温度控制对象的纯滞后特性,在Smith预估器和传统PID控制的基础上,结合模糊PID控制与模糊自适应Smith预估控制,提出模糊Smith智能控制方法。方法通过对模型的纯滞后进行补偿,来减小纯滞后系统的超调和增强系统的稳定性。通过建立热疗数学模型并进行仿真研究,结果表明无论在参数不变还是参数改变的情况下,方法在超调量和凋节时间等方面都有很大提高,极大地改善了控制性能,提高了温度控制系统的鲁棒性和抗干扰性。     

基于神经网络与IMC—PID的CPE聚合温度控制

氯化聚乙烯作为一种新型的高分子聚合体材料,被广泛地应用在塑料和橡胶的生产中。温度是该控制过程的主要被控参数,但是由于其存在大滞后、大惯性等特点,采用传统的串级调节方式难以获得理想的控制效果。为了实现系统平稳、准确的自动控制,提出将神经网络控制与内模PID控制相结合的复合控制方法。仿真结果表明,该方法具有良好的控制性能和实用价值。     

增量PID算法在某风洞压力控制中的应用改进

为解决风洞高度模拟控制系统对风洞总压有效控制的问题,根据系统特点,选取了定水环泵转速,利用增量PID控制算法调节补气调节阀开度的控制策略;针对直接采用增量PID控制算法,风洞总压振荡时间长,无法满足试验要求的问题;分析了影响控制效果的原因,根据整个系统的大惯性、大滞后特性提出了在增量PID控制的基础上采用超前调节的解决措施,并研究确定了进行超前调节的时机和调节方法,最后按照该方法进行了常用压力控制点的系统调试;调试结果表明:在不超过300 s的调节过渡时间内总压能稳定至性能指标要求的±100 Pa精度范围,满足了试验要求,证明了该控制方法的可行性;该超前调节措施在为风洞总压控制提供了有效方法的同时,也为类似大惯性、大滞后特性系统的精确、稳定控制提供了参考。     

波形分析法模糊自整定PID控制应用研究

在分析空调系统常规PID自整定控制局限性的基础上,指出利用偏差及偏差变化量作为PID参数调节判据是常规PID自整定控制难以取得理想控制效果的根源,从而引入波形分析法求解控制过程的性能指标即超调量与调节时间,并提出利用性能指标作为PID参数调节的判据将克服常规PID自整定控制的局限性.对性能指标与PID调节器参数的关系进行了分析,给出了根据性能指标进行PID调节的模糊控制规则,基于上述规则建立了空调机组模糊PID控制系统数学模型,并进行了仿真.仿真结果表明,该波形分析法模糊自整定PID控制可以较好解决如空调系统等大、纯滞后受控对象的控制,得到较理想的控制性能指标,并因此获得较高的经济效益.     

前馈解耦零极点配置自校正温度控制

一、前言目前,国内对电加热炉的控制,往往采用带PID 的动圈仪表,这种控制方式对于大惯性、纯滞后的电加热炉来说,存在动态特性差,易受干扰,无法调节 PID 参数等一系列问题。另一方面,作为均热炉的电加热炉往往是多输入多输