设定值滤波型四参数二自由度PID算法研究

对设定值滤波型二自由度比例积分微分(PID)算法进行研究。二自由度PID相当于两个调节器的串联。第一个调节器是设定值滤波器,对设定值阶跃作衰减和惯性滤波,相当于对设定值作了一次比例积分(PI)调节。第二个调节器是对系统偏差作了一次微分先行PID调节。控制参数包含PID控制器的K_p、T_i、T_d和滤波系数α共四个参数。两个调节器共用一个积分参数T_i。用二自由度PID算法分别对水泵压力、管道流量、水箱液位和锅炉温度对象进行控制试验研究,总结出控制参数随对象惯性大小而设置的规律,即:惯性大则K_p和α取大值使得设定值滤波器和PID运算输出增大,反之则减小。和一自由度PID相比,二自由度PID能实现设定值跟随和扰动抑制的双优控制。     

“电动单元组合仪表应用技术”讲座——第二讲 DDZ-Ⅱ型调节器的特性与使用方法

一、调节器的组成和调节规律的实现方法DDZ-Ⅱ型调节器是 DDZ-Ⅱ型电动单元组合仪表中的一个主要单元。调节器接受变送单元输出的0～10mA 直流电流信号(即被调量信号),将此信号与设定值相比较而得到偏差信号,然后按偏差的大小和变化情况,进行比例、积分、微分运算,给出调节信号,去控制执行器的动作,实现自动调节。调节器的主要品种有比例积分调节器(即 PI 调节     

常规调节器改进问题讨论

本文根据简单自动调节系统的闭环传递函数是否有零点以及调节器参数的整定方法,对常规比例积分、比例积分微分调节器的改进问题进行了讨论。指出改进型的比例积分和比例积分微分调节器具有一系列优点。     

加热炉燃烧分散控制系统

讨论了偏差比例型双交叉限幅控制系统。它的主要特点是取主温度调节器的输出值与燃料流量的测量值之差作为高、低值选择器中的一个变量因子,从而改善了控制系统的响应特性。     

流量控制继电反馈参数自整定研究

根据继电反馈理论,通过观测管道流量对象在继电反馈下的极限环振荡,进行比例积分微分(PID)算法和参数自整定技术研究。采用阶跃响应法测试对象的数学模型。管道流量是一阶非线性小惯性过程对象,时间常数小,增益变化大。由于对象的非线性,在不同的流量设定值下,控制参数鲁棒性较差,所以继电反馈振荡应在工艺点附近进行。对单极性PID调节器,通过设置继电输出中心点的方法进行继电输出,而中心点的选择应能使对象工作在工艺点附近。由于对象惯性小、易起振,所以继电输出也应较小,继电幅值d选取5%～10%。对振荡曲线在线辨识,用变量参数归一化的方法计算继电振荡时的临界增益,再根据Ziegler-Nichols公式自动计算PID控制器参数。控制过程超调量小于10%,稳态误差小于1%。通过对试验结果的分析比较可知,带滞环继电反馈参数整定方法和微分先行PID算法适用于流量控制。采用微分先行,可以防止设定值阶跃时对流量小惯性对象的冲击而产生振荡。     

基于免疫粒子群算法的中央空调冷冻水系统优化控制

为了降低中央空调的运行能耗并对冷冻水回水温度进行稳定而有效的控制,提出了一种冷冻水回水温度优化控制方法,根据回水温度测量值与设定值间的偏差判断室内实际负荷需求。首先,对粒子群优化（PSO）算法中的惯性权重采用呈指数形式下降的策略,使微粒更新速率能够适配寻优过程的各个阶段;然后,针对模型参数存在不确定摄动的问题,引入人工免疫（AI）思想形成免疫粒子群算法,从而拓展微粒的多样性,增强其摆脱局部最优值的能力;最后,据此优化比例积分微分（PID）控制器的3个参数,并通过该控制器调节冷冻水泵的频率,将实际回水温度保持在设定值附近。实验结果表明,采用该控制策略在满足室内负荷需求的前提下能够更有效地降低冷冻水泵的运行频率,节能效果与控制质量更佳。     

关于三阶自动调节系统基本形式设计方法的探讨——与陆道政等同志商榷

陆道政、季新宝两同志在"自动控制原理及设计"(上海科技出版社1978年出版)一书(以下简称"书")中,对惯性环节及积分环节相串联的被调对象采用 PI 调节器,并将此构成的负反馈调节系统作为三阶系统的基本形式讨论,提出了对该系统的设计原则为系统闭环频率特性在任何频率下保持模的平方等于1。但由于实际上难予实现,故采用近似方法,以此确定调节器参数。然后认为,按此原则选择的参数所整定的系统可获得近似最佳的动态特性(全文请见该书的 P159～P163)。     

“工业过程控制系统”讲座——第三讲 基本控制方式(二)

一、比例积分(PI)控制前面讲过,单比例控制存在静差、手动重定不能适应实际工况的变化,所以若要精确控制被调量,必须采用比例积分控制方式。比例积分方式是工业过程中使用最为广泛的控制方式,它实际上是比例控制与积分控制两种作用的迭加。 1.积分控制作用积分控制实现的输出-输入关系为:调节器的输出为给定值与测量值之偏差对时间的积分;换言之,调节器输出的变化率正比于偏差输入。积分作用的数学表达式为 Y=1/T_i ∫edt Y_0式中Y为输出,Y_0为输出初值,T_i为积分时间,e为偏差,t为时间。如果偏差e为恒值,则输出Y为等速上升(下降)的直线,如图1所示,其斜率tga与偏差e成正比。比例tga/e称作积分作用系数,其倒数e/tga称为积分时间,记作T_i,则积分作用系数为1/T_i。只要存在偏差,输出就要变化;只有当偏差为零     

调节器的人机对话式计算机最佳整定

一般在实际应用中,调节器的整定,即设定其比例带,确定其积分和微分作用,是通过试验和测定其偏差,或者借助于经验公式并辅以适当的调节来实现的。本文介绍了使用人机对话式计算机系统来整定调节器和校正器,其理论依据为根轨迹法。用户可以在计算机终端上输入调节器     

三位PI调节器的特性研究

三位PI调节器与电动阀门相结合,可使阀门开度偏差之间成非线性的比例积分关系。本文较全面地讨论了该调节器的构成方法及其调节规律的特点,并归纳得出了定性结论。可供同行参考。     

一种简化的三维模糊制器

针对三维模糊控制器规则多,结构复杂,难以实现的问题,提出了一种简化的三维模糊控制器。该方法是把三个输入量分别为偏差、偏差变化、偏差的偏差变化的一维模糊控制器加权融合实现简化的三维模糊控制器。并提出了根据不同类型的被控对象设置三个加权系数。加权系数具有粗调、细调和微调的作用,类似于传统PID调节器的比例、积分和微分,实现对系统静差的消除。     

运算放大器工作原理的深度剖析

通过引入杠杆原理深度剖析运算放大器的工作特性,给出比较器与放大器、积分与比例积分电路、微分与比例微分电路、PID调节器的电路运算本质。如比较器与放大器的本质区别是反馈形式不同,积分电路的积分过程是恒流源对电容的充电过程,比例积分比积分快及比例微分比微分慢是因为串联电容的电阻起分压作用等。将电路原理映射到杠杆原理中,获得输入与反馈电路中的电阻电容对电路增益及相位的变化规律,用Saber软件仿真,结果验证了理论分析的正确性和有效性。     

超超临界1000MW火电机组锅炉主控逻辑优化思路探讨

某电厂采用以锅炉跟随为基础的协调控制系统,其锅炉主控控制主汽压力在允许范围内运行。但由于锅炉侧的燃烧特性存在较大的延滞惯性,所以优化锅炉主控的控制逻辑,以期与汽机侧的快速负荷响应特性相匹配显得尤为重要。首先分析了某超超临界1000MW火电机组锅炉主控逻辑组态的控制策略及其存在的问题,并根据前馈-反馈控制策略对其原始控制策略加以优化改进。优化环节主要体现在锅炉调节器的主要参数随负荷指令变化量>2MW为界限进行动态调整,以及锅炉调节器的前馈增加了主汽压力设定微分前馈、超压保护前馈及主汽压力偏差绝对值>0.8MPa后持续120s的锅炉前馈。优化锅炉主控应用结果表明:机炉协调性能更加稳定、安全、快速,为机组控制系统优化提供了技术支撑。     

PID调节的饱和问题

按照偏差的比例、积分和微分规律进行控制量运算的调节器,称为PID调节器。模拟PID调节器,是连续控制系统中结构简单、参数易于调整、通用性、互换性能强、技术最为成熟的定型仪表,因此在工业生产过程的控制中获得了广泛的应用。模拟PID调节仪表在使用中,或者因为控制规律选择不当,或者因为参数校调的不妥,或在选择性调节系统中工作,或配置于串级系统中而且参数整定的不对头,碰到系统开停、大幅度提降整定值或有强烈扰动时,会产生积分饱和问题。在这种情况下,     

基于继电反馈自整定PID控制器研究及应用

研究控制器优化问题,提出了一种改进型的继电反馈自整定PID,用来控制自衡过程.改进型的继电环节是由一个标准的继电环节串联一个比例积分控制器组成,比例积分控制器的比例系数设定为单位增益,积分时间由保持最小相角裕度为π/6来确定.自整定PID控制器的参数是根据改进型的继电环节产生的极限环的输出数据确定的,微分时间常数需保持上述提到的相角裕度.积分时间常数等于改进型继电环节中的比例积分控制器的积分时间,进行仿真.结果PID控制器可用到造纸机的热泵供汽控制中,并收到了明显效果.     

二自由度型前馈调节器

采用目标变量输入点前馈、变量微分、切除调节器输出增量的办法 ,不设二自由度化系数 ,不设惯性环节实现二自由度化功能 ,可明显减少过程变量上升时间加快动态响应。     

用8031单片机构成的智能位置控制器

重点介绍用8031单片机构成的智能位置控制器的接口电路设计的特点以及单片机资源的利用。系统采用光电编码器作为速度、位置反馈测量元件;用单片机作为数字控制器;在减小跟随误差上引入微分前馈项,以补偿滞后误差;加入加速度积分功能减小了加减速动态误差。     

基于DSP的数字励磁调节器研究

目前广泛使用的同步发电机数字励磁调节器使用简单的单片机控制,采用PID（比例-积分-微分控制）＋PSS（电力系统稳定器）控制策略,励磁调节器体积大,模块间干扰大,速度低,可靠性差,很难保证产品质量达到标准要求。为了弥补这个不足,采用PID（比例-积分-微分控制）＋PSS（电力系统稳定器）＋NOEC（非线性最优励磁控制）综合控制策略,把DSP（TMS320F2812）用于同步发电机数字励磁调节器中,具有通用性强、结构简单的特点,同时可以实现优良的控制效果。     

永磁无刷直流电机模糊自适应控制器设计

关于直流电机优化问题,针对永磁无刷商流电机工作过程中电气参数的非线性、时变特性,影响系统的品质特性.在分析电机模型的基础上,提出采用积分系数、比例系数模糊自整定技术,按照电机理想的起动、稳态和制动过程要求,设计了速度偏差、速度偏差微分、控制器输出和比例因子隶属度函数及相应的模糊控制规则,构成了模糊自适应控制器.经仿真结果表明,设计的控制器对电机负载、电机电气参数大范围扰动具有较强的抑制能力,系统动态响应快、超调小,达到了对电机参数变化的自适应控制目的,并为控制器设计提供参考.     

自适应控制技术在煤系针状焦制备试验中的应用

本文论述了自校正调节器在煤系针状焦制备试验中的应用。首先为了满足工艺试验的需要和特点,对采用自校正调节器,比例、积分、微分调节器的两种控制方法进行了计算机仿真比较试验。根据仿真结果分析及工艺过程参数慢变化的特点,采用了自适应控制技术——自校正调节器。在试验前进行了多次的调试确定了 β_0,λ,T 等参数,同时在相同的工艺试验条件下对两种控制方法做了工艺对比试验。产品质量指标分析的结果表明,采用自校正调节器的方法提高了针状焦产品质量,为煤系针状焦扩大工艺生产提供了可靠的控制方法。