非线性系统的PID控制器的研究与设计

研究工业过程控制,非线性系统难以建立其精确的数学模型,常规PID算法难以实现其控制.对此,将神经网络算法和PID算法结合起来,为提高性能和响应速度,设计了针对非线性系统的自适应PID控制器,PID控制器采用单神经元来实现自适应调整.分别采用了三种学习算法来实现单神经元PID控制器参数的调整,即基于二次型性能指标的学习算法、基于BP神经网络辨识的学习算法和基于RBF神经网络辨识的学习算法.三种算法的仿真结果表明,都实现了PID控制器的自适应调整的目的,实现对非线性系统的有效控制,证明三种方案的可行性.     

基于单神经元的卫星姿态自适应PID控制

提出了一种以经典PID为基础,用单神经元加以实现的智能PID控制算法。基于误差二次型最优理论推导出相应的单神经元输入权值参数调整算法。并推导了为改进其应用上的不足,将自适应PSD控制器中递推计算增益K的方法应用到单神经元的自适应PID控制,构成具有自动调整增益K值的单神经元自适应PID控制器的学习算法。将控制算法应用到航天器姿态控制系统,数字仿真结果验证控制器有效。     

单神经元自适应PID控制器设计方法研究

本文主要介绍了采用有监督Hebb学习算法的单神经元自适应PID控制器以及采用以输出误差平方为性能指标的单神经元自适应PID控制器的控制算法及其仿真实现,总结出了两种基于单神经元的自适应PID控制器的控制特点及其参数设计规律.     

单神经元自适应PID控制器设计方法研究

本文主要介绍了采用有监督Hebb学习算法的单神经元自适应PID控制器以及采用以输出误差平方为性能指标的单神经元自适应PID控制器的控制算法及其仿真实现,总结出了两种基于单神经元的自适应PID控制器的控制特点及其参数设计规律。     

免疫单神经元控制器的研究与应用

针对单神经元PID控制学习速度慢、调节时间长的问题,通过对单神经元自适应PID控制器（SNC）的分析,利用免疫机制,实现了神经元控制器比例系数K的免疫功能选取,从而提出了一种具有免疫功能的单神经元自适应PID控制器（ISNC）,构成了自适应型免疫单神经元PID控制器。通过对火电厂锅炉过热蒸汽温度控制的仿真研究,证明了该方法的可行性和有效性。     

单神经元自适应PID控制器的研究及MATLAB仿真

在分析传统的PID控制器的基础上,提出了一种单神经元自适应PID控制器,这种控制器,不仅结构简单,且具有较好的适应性和鲁棒性.本文主要讨论了单神经元自适应PID控制器的结构,控制算法,并用MATLAB仿真软件给出了实例仿真,证明了单神经元自适应PID控制器控制效果优于传统的PID控制器.     

基于PSD算法的单神经元PID控制器在汽温控制中的应用

介绍将自适应PSD控制算法中递推计算并修正增益的方法引入单神经元PID控制，形成了具有增益自适应能力的控制器，设计了基于ISD算法的单神经元PID控制器，并应用于超临界机组过热汽温控制系统。仿真结果表明，基于PSD算法的单神经元PID控制器具有较强的自适应能力和鲁棒性，其控制品质优于常规的PID控制器和一般单神经元控制器。     

基于二次型优化的单神经元PID控制器及其pH过程控制应用

针对pH值控制这种强非线性过程,提出基于二次型优化的单神经元PID学习算法,该算法不用考虑常规PID对非线性过程分段区间划分的问题。基于这种算法的PID控制器解决了普通单神经元PID控制器静态性能不佳的问题。仿真结果表明,这种改进型控制算法比原算法具有更好的自适应能力和抗干扰性能。     

改进单神经元自适应PID控制器应用于污水处理

结合无需辨识的自适应控制算法,提出一种动态调整增益系数和自适应学习率的改进型单神经元PID控制策略,进一步提高了控制器参数的自校正能力.利用ActiveX技术将改进型单神经元自适应PID控制算法封装在ActiveX控件中,并设计MFC应用程序对污水处理过程溶解氧的控制进行仿真.结果表明,改进型单神经元PID与改进前的单神经元PID控制方法相比,具有更好的自适应性和更强的鲁棒性.     

单神经元自适应PID控制器及其应用

研究了单神经元自适应PID控制器,阐述了该控制器的特点、控制律、适用对象及工程整定方法,在和利时公司的SmartPro系统平台上开发出单神经元自适应PID控制器,进行了单神经元自适应PID控制器的典型一、二阶对象闭环仿真,最终将单神经元自适应PID控制器应用于制药厂发酵罐温度控制回路中。单神经元控制器具有可调参数少、易于整定、控制输出平稳、鲁棒性强的独特优点,适用于大滞后且要求平稳控制输出的工业过程。     

基于二次型优化空调PID-DDC系统控制器参数

讨论了整定PID控制系统控制器的优化参数问题。用泰勒级数展开特征方程,按线性系统从分析空调控制系统的稳定性入手,应用二次型性能指标解控制器参数最佳问题,并通过加权优化方法,导出整定计算公式。根据空调控制系统的实测数椐,计算出保证系统稳定性的参数范围并整定优化PID参数。用单位阶跃响应曲线法求出控制系统的控制品质指标、最大百分超调量和调整时间。比较在相同优化PD参数和按不同加权因子整定优化积分时间的控制品质指标并进行脉冲扰动分析。     

基于刚体模型的光电伺服系统最优控制方法

在现阶段的导弹武器系统中,控制系统大都采用经典PID控制器,但随着控制性能要求的不断提升,PID控制器在追求响应快速的同时难以兼得跟踪过程平稳。针对工程中遇到的以上问题,提出设计最优控制器,采用线性二次型调节器(LQR)求解最优控制律。通过仿真可以看到,最优控制器跟踪阶跃信号无静差,调节时间为0.034s,上升过程平稳无超调;跟踪斜坡信号和正弦信号时,跟踪误差远小于,滞后时长仅为毫秒量级。最优控制器系统能够实现快速跟踪阶跃、斜坡和正弦输入信号,且具有较好的跟踪性能。与经典PID控制器相比,该方法具有更高的控制精度、更好的控制性能和稳定性,能够解决PID控制器在工程中遇到的快速性和平稳性难以兼得的难题。     

含时滞倒立摆系统的最优控制研究

倒立摆本身是一个自然不稳定系统,时滞的存在更加恶化了系统性能。基于牛顿动力学方法建立了具时滞单级倒立摆系统的动力学模型,运用线性二次型最优控制策略设计了倒立摆控制器,将时滞环节采用Padé一阶对称逼近,通过Routh稳定判据,得到闭环系统的临界稳定的时滞大小。通过实例仿真进行验证,并与PID控制策略相比较,结果表明本文方法正确,所设计的最优控制器性能优于PID控制器,在临界时滞范围内有较好的控制效果,但与无时滞时相比,系统的动态性能有所降低。     

On the weighting factors of the quadratic criterion in optimal control

By the introduction of the time integral of the output variable of a second-order system, the optimal feedback control law with respect to the quadratic performance criterion gives the conventional proportional-integral-derivative (PID) control. Some comparisons between the weighting factors of the quadratic criterion and the parameters of the PID controller are given. The values of the weighting factors corresponding to the classical methods of Cohen-Coon and Ziegler-Nichols are calculated ; negative values of the weighting factors are obtained.     

An Intelligent Design for a PID Controller for Nonlinear Systems

The proportional integral derivative (PID) controller is the most frequently used controller design for industrial applications because of its favorable response and simplicity of adjustment. However, PID manual tuning is traditionally based on engineering experience, and adjusting nonlinear or unknown systems is extremely difficult. In promoting an intelligent controller design theory that can be applied to the control of various systems, this paper proposes a nonlinear control design method that involves determining the optimal solution and obtaining the transfer function of an unknown system by using sequential quadratic programming. In addition, this paper presents a case study of an induction motor V/F speed control to demonstrate the effectiveness of the proposed method based on MATLAB simulation. The results prove that the design of the proposed intelligent PID controller is more robust than traditional controller designs.     

远程高空滑翔UUV的最优控制设计与仿真

针对远程高空滑翔UUV突防段飞行高度稳定控制问题,建立了远程高空滑翔UUV的数学模型,并运用连续系统线性二次型最优控制理论,设计了远程高空滑翔UUV控制系统的线性二次型调节器。最后利用Matlab仿真平台,分别采用线性二次型最优控制理论和传统PID方法对远程高空滑翔UUV的突防段进行仿真,结果表明,采用最优控制的远程高空滑翔UUV控制系统振荡次数明显减少,抗扰动能力强,为以后该理论在高空滑翔UUV上的实际应用,提供了理论依据和参考。     

基于PID和LQR的四旋翼无人机控制系统研究

为提高四旋翼无人机的飞行稳定性、无人飞行器控制系统的鲁棒性和控制精度,以建立的四旋翼无人机飞行控制系统模型为基础,采用现代控制理论与传统控制论相结合的方法,针对姿态角速率、姿态角分别设计内环LQR(线性二次型调节器)控制器,及外环PID控制的双回路闲环控制器.充分利用PID控制器易于掌握且对模型要求精度低、LQR控制器能改善内回路的动态特性和稳态性能的特点,完成四旋翼无人机的飞行控制.通过实验遴选该双闭环控制器相关参数并进行优化,实验结果表明所设计的双回路控制器控制性能指标良好.     

PID控制的应用与理论依据

PID控制是自动控制中产生最早，应用最广的一种控制方法，从PID控制的结构形式，实际控制工程需求和实现条件分析了PID控制的独特优点，同时又介绍了二阶线性定常系统PID控制器的设计方法，叙述了高阶线性定常系统的特征建模原理，重点分析和推导了基于特征模型的带消除静差的二次型最优控制设计方法，证明了高阶线性定常系统和一大批非线性系统能用PID控制器实现位置恒值控制的基本原理，为随输出状态不同而选择不同P，I，D参数等各种人工调节方法提供了合理性解释，最后说明了PID控制器结构是智能控制的一种最基础单元。     

DC/DC变换器无静差二次型最优PID参数整定

基于二次型最优化理论,对PWMDC-DC变换器PID控制参数进行优化整定和设计。通过引入增广矩阵,增加了控制量U*(t)中对误差的积分环节,推导了无静差跟踪控制系统模型;在目标函数的构成参量和形式确定之后,通过选取适当的加权矩阵,实现系统的无超调动态响应。以BUCK和BOOST变换器为例的仿真结果表明,采用二次型最优PID控制策略所构建的反馈系统具有更为优越的动态品质和稳态特性。     

二次型单神经元自适应算法在电动机控制中的应用

针对直流电动机调速系统现有控制方法存在PID控制器参数固定而导致控制效果差的问题,提出了二次型单神经元自适应PID控制算法,即在加权系数的调整中引入二次型性能指标,通过计算控制律可以得到所期望的优化效果。Matlab仿真结果表明,该算法可改善控制系统的动态过程品质,降低超调量,缩短稳定时间,并且有一定的抗干扰能力。