惯性滞后系统的模糊自整定PI控制

大惯性大滞后对象的控制一直是理论上得到重视但又没有得到充分解决的问题.Smith预估器是用于大惯性大滞后对象的有效设计方法.但对实际过程的参数变化很敏感,对难以建立数学模型的被控对象有很大局限性.模糊控制对解决模型不确定性问题具有较好优势,将模糊控制与PID控制相结合,运用模糊推理方法,实现了PID参数的在线调整,提高了系统的控制性能.仿真结果表明,对工业过程典型近似形式一阶惯性滞后环节进行控制,与传统PID控制比较,明显改善了系统的动静态性能,且实现零超调,消除了超调量的不良影响.对一阶惯性滞后对象有很好的鲁棒性,易于实现,在工程应用领域意义重大.     

异步电机矢量控制系统性能优化及仿真分析

研究异步电机矢量控制系统的性能优化问题.异步电机具有多变量,非线性,强耦合特性.针对控制系统采用经典PID控制器时出现的速度响应慢,超调大,抗干扰性能差,提出了一种采用Anti-Windup控制和扰动观测器控制的复合控制方法,来抑制积分饱和现象,可保证系统出现饱和时,能尽快的退饱和,同时利用扰动观测器对系统的干扰进行估计和补偿.仿真结果表明,改进算法能很好地解决调速系统的超调问题,加快速度响应,同时增强了系统的抗干扰性能,可以使调速系统的性能得以优化.     

一种解决输出超调问题的滑模流形新算法

为解决由极点配置方法构造的滑模切换面会引起系统输出超调这一问题,设计一种新型滑模控制器,并将其用于三容水箱的液位控制系统中.该控制器的设计包括两个相对独立的部分:滑模面的定义度切换控制律的设计.对滑模面的定义,首先解释了滑模面增益参数的选择与产生输出超调问题之间的关系,然后从积分饱和问题以及系统动态特性出发,给出了避免输出引发超调现象的解决方法;对切换控制律的设计,提出了一种新的控制律切换向量算法,该算法使得系统在避免产生强抖振的前提下快速收敛到滑模面.仿真实验表明提出方法能有效地避免输出超调,并且很好地抑制了抖振的发生,有较好的应用前景.     

炉温控制系统的仿真研究

针对现实应用中对电阻炉温度控制的高精度要求,由于电阻炉这样的大滞后、非线性、时变的复杂系统,因此设计了-种参数自整定的模糊PID温度控制系统,实现了对电阻炉温度控制的精确控制.系统融合了传统PID控制和模糊控制两大控制理论的优点.通过仿真和在某热工检定系统上的实验表明,方法有效解决了快速性和超调量之间的矛盾,响应快、无超调、鲁棒性强,具有良好的控制效果和品质,并可适应对象以及外部环境引起的扰动,动态特性明显优于传统PID控制.     

模糊Smith在温控系统中的仿真研究

研究电厂锅炉温度优化控制问题,由于温度的稳定性受到多种因素的影响,所以温度控制系统是一个具有时滞性、非线性和时变性的复杂系统,传统PID控制和模糊控制难以建立精确的数学模型,控制系统的超调时间长,超调大.为了解决控制系统的超调时间长,超调大等问题,为了优化温控制系统,在传统PID控制和Smith预估计器的基础上,结合模糊控制系统良好非线性优点,提出模糊Smith的温控制系统.方法通过Smith预估器对模型的时滞性进行补偿,使时滞系统的超调减小,系统的稳定性增强.通过建立温控制系统数学模型并进行仿真实验,结果表明模糊Smith的控制方法降低了超调量,缩短了超调时间,有效提高了温控制系统的鲁棒性和抗干扰性.     

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。     

压水堆核电站稳压器压力控制系统仿真研究

研究PID控制器参数优化问题,针对稳压器压力控制系统具有复杂非线性、时变性特点,引起系统的输出品质特性较差,超调量大,调节时间长,上升时间长,控制精度差等。传统PID的控制参数难以精确整定,且依赖于对象的精确数学模型。为了提高PID控制精度,减小超调量、调节时间和上升时间,提出用单神经元的神经网络来优化PID控制器参数的方法。通过单神经元的自学习和自适应能力,获得最优控制性能的PID控制参数。仿真结果表明,单神经元神经网络的PID控制方法与传统的PID控制方法相比,系统响应速度更快,超调量更小,为优化控制系统提供了参考。     

水轮发电机组控制系统的仿真研究

研究水轮发电机组优化控制问题,电能的电压和频率应保持稳定值,保证安全供电.由于水轮发电机组是一个非线性、时变的复杂系统,传统PID控制算法难以对其做出精确控制,导致系统稳定过程时间长,超调量大.为解决上述问题,提出一种CMAC与PID复合控制的水轮发电机组控制系统.复合控制方法利用CMAC进行前馈控制,加快系统控制响应速度,减小超调量,从而提高控制精度;利用PID实现反馈控制,用来保证系统稳定并减少系统扰动.仿真结果表明,CMAC-PID控制方法提高了系统的控制精度,系统超调量更小,稳定时间更短,能够更好的对水轮发电机组进行在线控制.     

基于比例积分微分的电机滑模变结构同步控制

针对电机滑模变结构同步控制存在超调量较大、调节耗时长、导致滑模变结构脉动过大的问题,提出基于比例积分微分的电机滑模变结构控制方法.根据电机的物理模型与负载模型,获取PID控制器传递函数,并分析影响控制性能的参数;在积分增益、微分增益基础上改进PID,结合抗积分饱和算法,改善误差反应速度和灵敏度,确定最后P控制方式.仿真结果证明,所提方法的超调量较小,调节耗时短,可以较好控制电机的滑模变结构波动,滑模变结构的脉动较小,响应速度得到提高,有望更好地实现对电机滑模变结构的同步控制.     

基于积分分离PID算法的张力控制器的设计

针对印刷机张力控制系统是一个非线性、强藕合、时变的复杂系统,用普通的PID难以达到理想的控制效果.设计了一套基于积分分离PID算法的张力控制器,给出了算法的思想及其实现方法.与传统的PID算法进行对照,该算法改善了控制性能.MATLAB仿真表明:该算法解决了普通算法中超调大、响应较慢的问题,提高了系统的响应速度与控制精...     

Conditions that guarantee no overshoot for linear systems

In practical control problems it is often desirable to make setpoint changes without overshoot. In this paper necessary and sufficient conditions are presented which guarantee that linear state-space models will not exhibit overshoot. Several examples illustrate the utility and simplicity of the new results     

新型PID控制器及参数整定

为了克服传统PID控制器中当给定值发生阶跃变化时,由于PID控制器输出存在比例冲击和微分冲击,从而使执行器大幅度地动作,过程被控变量产生很大超调的问题,提出了一种对偏差进行积分运算,只对测量所得的过程被控变量进行比例和微分运算的新型I-PD控制器,介绍了该I-PD控制器的工程实现、参数整定、适用场合、改善控制品质的理论依据,以及使用中需要注意的问题。仿真实例表明了该I-PD控制器的优越性。     

The setpoint overshoot method: A simple and fast closed-loop approach for PID tuning

A simple method has been developed for PID controller tuning of an unidentified process using closed-loop experiments. The proposed method requires one closed-loop step setpoint response experiment using a proportional only controller, and it mainly uses information about the first peak (overshoot) which is very easy to identify. The setpoint experiment is similar to the classical Ziegler–Nichols (1942) experiment, but the controller gain is typically about one half, so the system is not at the stability limit with sustained oscillations. Based on simulations for a range of first-order with delay processes, simple correlations have been derived to give PI controller settings similar to those of the SIMC tuning rules (Skogestad (2003) [6]). The recommended controller gain change is a function of the height of the first peak (overshoot), whereas the controller integral time is mainly a function of the time to reach the peak. The method includes a detuning factor that allows the user to adjust the final closed-loop response time and robustness. The proposed tuning method, originally derived for first-order with delay processes, has been tested on a wide range of other processes typical for process control applications and the results are comparable with the SIMC tunings using the open-loop model.     

The SOF-PID controller for the control of a MIMO robot arm

The application of a self-organizing fuzzy proportional-integral-derivative (SOF-PID) controller to a multiple-input-multiple-output (MIMO) nonlinear revolute-joint robot arm is studied in this paper. The SOF controller is a learning supervisory controller, making small changes to the values of the PID gains while the system is in operation. In effect, the SOF controller replaces an experienced human operator, which otherwise would have readjusted the PID gains during the system operation. The three PID gains are tuned using classical tuning techniques prior to the application of the SOF controller at the supervisory level. Two trajectories of step input and path tracking were applied to the SOF-PID controller at the setpoint. For comparison purposes, the same experiments were repeated by using the self-organizing fuzzy controller (SOFC) and the PID controller subject to the same information supplied at the setpoint. For the step input, the SOF-PID controller produced a aster rise time, a smaller steady state error, and an insignificant overshoot than the SOFC and the PID controller. For the path tracking experiments, better results were obtained.     

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。     

基于幅值裕度和相位裕度的PID参数最优整定方法

给出一种基于幅值裕度和相位裕度的PID参数最优整定方法.首先,基于改进的D–分割法确定满足幅值裕度和相位裕度要求的控制参数稳定域,然后根据最大灵敏度函数、超调和调节时间定义控制器设计的目标函数,在所得到的控制参数稳定域中计算出一组最优的控制参数值.仿真结果表明,该整定方法能够保证闭环系统具有强鲁棒性、良好的跟踪性能和抗干扰性能.它不仅适用于稳定时滞对象,而且还适用不稳定时滞对象.     

PI-Fuzzy controllers for integral plants to ensure robust stability

New PI-fuzzy controllers comprising Takagi-Sugeno and Mamdani fuzzy systems to control a class of integral plants specific to servo systems are proposed in this paper. Linear PI controllers are designed in the first phase. They are tuned using the Extended Symmetrical Optimum method to ensure the desired overshoot and settling time with respect to step setpoint modifications and three types of load disturbance inputs. This type of PI controller design guarantees robust stability of the closed-loop system in response to parametric variations in a controlled plant. Following this, based on the results from the linear case and the modal equivalence principle, an original development method for PI-fuzzy controllers is proposed. Some experimental results are included to illustrate the effectiveness of the design process.     

THJ-3型过程控制装置中流量控制系统算法的研究与改进

流量控制系统是工业过程控制中典型的控制系统,本文根据教学实践中对于流量控制系统存在的系统超调量过大的问题,提出了两种改进的控制算法:一.以比例控制器为主,减小积分控制器的作用的控制方法;二.采用积分分离的控制方法.通过实验证明方法可行,效果良好.     

数字PID控制器在机器人巡线技术中的应用

工业机器人的巡线移动技术可以大大提高机器人的活动范围,在工业生产中的应用越来越广泛。机器人在巡线运动过程中会遇到惯量大,工作环境恶劣,地面摩擦系数多变,未知干扰因素多等影响,自控系统会产生大滞后,时变,非线性,超调等问题,甚至引起系统震荡破坏。研究一种数字PID控制器对机器人巡线过程进行控制,以提高系统的准确度,灵敏性和鲁棒性,并通过实验证明方法的正确性。     

基于遗传算法的模糊PI控制器

模糊PI控制器具有鲁棒性强、控制灵活等优点,但是将其应用于纯迟延系统时超调量较大、响应速度慢。针对此提出了一种基于遗传算法的模糊PI控制器,使用遗传算法对模糊逻辑系统参数进行训练。在以往的模糊逻辑系统建立过程中,主要依靠专家知识或工作人员经验来确定其主要参数（如模糊推理规则和隶属函数参数等）,而该文利用遗传算法对样本数据进行优化来获取系统参数。在遗传算法中,将推理规则和隶属函数参数的确定结合在一起,从而确定最优的模糊逻辑系统。仿真试验结果表明,由该方法得到的控制器用于纯迟延系统具有响应快,超调量小等优点。