单级倒立摆的PID控制研究

对单级倒立摆系统的平衡控制问题进行了研究,分别采用PD,PI和PID三种方案实现了单级倒立摆系统的平衡控制.首先,建立系统的数学模型,然后通过仿真实验设计并整定各方案的控制器参数,将所设计的控制器分别在实际的物理设备上进行实时控制实验,都成功地实现了倒立摆的平衡控制.实际控制结果验证了各方案的正确性和有效性.     

单级倒立摆的PID控制研究

对单级倒立摆系统的平衡控制问题进行了研究，分别采用PD，PI和PID三种方案实现了单级倒立摆系统的平衡控制。首先，建立系统的数学模型，然后通过仿真实验设计并整定各方案的控制器参数，将所设计的控制器分别在实际的物理设备上进行实时控制实验，都成功地实现了倒立摆的平衡控制。实际控制结果验证了各方案的正确性和有效性。     

LQR控制与PID控制在单级倒立摆中的对比研究

本文在单级倒立摆系统模型的基础上,介绍设计LQR控制器和PID控制器的基本原理,并通过对单级倒立摆系统的控制仿真实验对比研究两种控制方法,给出了相应的结论。     

单级倒立摆的PID和模糊控制对比研究

详细的分析了单级倒立摆的数学模型,通过应用PID控制和模糊控制两种方式对其进行了控制。通过实验研究,发现PID控制规律对于倒立摆这种常规不稳定的系统具有一定的控制作用,模糊控制作为智能控制的一个分支,对于这种复杂控制对象具有更好的控制效果。     

单级旋转倒立摆的二次型最优控制研究

针对多变量、非线性和强耦合的单级旋转倒立摆系统,采用拉格朗日方法推导单级旋转倒立摆系统的数学模型,并在平衡点附近进行线性化处理,分析了系统的性能.分别采用线性二次型最优控制策略LQR及LQY方法对旋转倒立摆系统进行控制系统设计,并借助Matlab平台进行了仿真实验研究.实验分析表明这两种控制方案可行,且效果良好.     

基于遗传算法PID的旋转式倒立摆控制

旋转式倒立摆系统是一个多变量、强非线性、强耦合的不稳定系统,是人们检验、比较各种控制理论和方法的理想试验平台,国内外许多机构对它进行了广泛的研究,如何对其进行有效控制一直是控制界的一大热点。分析了旋转式倒立摆的数学模型,然后用Matlab建立了它的仿真模型,利用PID控制器对其进行控制。为了避免手工整定PID参数的繁琐过程,用遗传算法对旋转式倒立摆PID控制器的控制参数进行寻优,并以此来控制旋转式倒立摆。仿真结果表明利用遗传算法寻优设计的PID控制器来控制旋转式倒立摆可以获得很好的动态品质和稳定性。     

基于遗传算法PID的旋转式倒立摆控制

旋转式倒立摆系统是一个多变量、强非线性、强耦合的不稳定系统,是人们检验、比较各种控制理论和方法的理想试验平台,国内外许多机构对它进行了广泛的研究,如何对其进行有效控制一直是控制界的一大热点.分析了旋转式倒立摆的数学模型,然后用Matlab建立了它的仿真模型,利用PID控制器对其进行控制.为了避免手工整定PID参数的繁琐过程,用遗传算法对旋转式倒立摆PID控制器的控制参数进行寻优,并以此来控制旋转式倒立摆.仿真结果表明利用遗传算法寻优设计的PID控制器来控制旋转式倒立摆可以获得很好的动态品质和稳定性.     

基于PID双闭环的旋转倒立摆控制系统

针对倒立摆多变量、非线性和强耦合性等特性,设计并制作了基于PID双闭环的旋转倒立摆控制系统.以STM32控制器为主控核心,光电编码器为传感器,搭建了系统的硬件部分.软件部分主要包括起摆算法和稳摆算法,起摆算法基于能量补偿,稳摆算法采用PID双闭环.在系统实物上的实验结果验证了系统控制方案的可行性和良好的控制性能.     

倒立摆系统的变结构控制方案

对单级倒立摆系统的稳定和鲁棒控制问题,提出了一种基于李雅普诺夫直接法的变结构控制方案,理论分析和计算机模拟都表明该控制方案不仅能镇定倒立摆,实现对台车的位移控制,而且当系统参数变化时也实现了对该系统的鲁棒控制.     

基于H∞鲁棒控制的单级倒立摆控制器设计

以存在建模误差和干扰输入的非线性单级倒立摆为研究对象,建立了被控数学模型.在不确定性干扰因子影响下,利用基于Riccati方程的H∞控制分析研究了摆角和台车位置控制原理,设计了H∞鲁棒控制器.最后的实例仿真验证了在单级倒立摆系统上,H∞鲁棒控制较PID控制相比,具有优异的动态性能和稳定性能.     

基于P-模糊自适应PID控制的无刷直流电动机调速系统

分析了无刷直流电动机的数学模型,提出了一种新型的P-模糊自适应PID控制方法,并在Matlab/Simulink环境中建立了基于P-模糊自适应PID控制的无刷直流电动机调速系统仿真模型。在该调速系统中,电流控制采用电流滞环,转速控制采用P控制和模糊自适应PID控制相结合的方式,实现了电流滞环和转速模糊控制的双闭环调速控制功能。仿真结果表明,该系统与基于常规PID控制的调速系统相比,系统响应时间缩短一半,且超调减小,具有较强的鲁棒性和自适应能力。     

无模型控制系统在加热炉温度控制上的应用

锦西石化分公司南蒸馏DCS使用的是FOXBORO公司的I／A控制系统,它的基本环节的控制算法是古典的PID算法。这种算法对于线性非时变系统,控制效果良好。但对于某些复杂环节,诸如非线性、大时滞、时变、强耦合系统,控制起来很难。为此。使用无模型控制系统来控制加热炉的温度,收到了满意的效果。     

基于DSP的控制力矩陀螺框架数字伺服系统

提出了一种基于TMS320F2812的单框架控制力矩陀螺外框架全数字伺服系统,通过分析控制性能的要求,确定带有电流环、速度环和位置环的三环控制方案,通过对三环的作用进行研究,应用工程化的频域设计方法设计电流环和速度环,给出位置环数字PID控制的改进方案;系统实现了低速高精度稳速控制,与模拟系统相比,控制算法更加方便,大大降低了功耗;在不同速度范围内对三环控制进行仿真和样机调试,结果表明该系统能够很好地实现框架高精度控制。     

Robust optimization-based multi-loop PID controller tuning: A new tool and its industrial application

Modern process plants are highly integrated and as a result, decentralized PID control loops are often strongly interactive. The iterative SISO tuning approach currently used in industry is not only time consuming, but does also not achieve optimal performance of the inherently multivariable control system. This paper describes a method and a software tool that allows control engineers/technicians to calculate optimal PID controller settings for multi-loop process systems. It requires the identification of a full dynamic model of the multivariable system, and uses constrained nonlinear optimization techniques to find the controller parameters. The solution is tailored to the specific control system and PID algorithm to be used. The methodology has been successfully applied in many industrial advanced control projects. The tuning results that have been achieved for interacting PID control loops in the stabilizing section of an industrial Gasoline Treatment Unit as well as a Diesel Desulfurization plant are presented.     

基于响应函数的模糊控制策略研究

常规P ID控制器对复杂系统而言控制效果往往不是很好,而模糊逻辑无需精确数学模型和离线训练学习。这两种控制方法相结合,就可扬长避短,实现低成本、易维护的在线自适应控制。为此,论文针对非线性系统特点,深入探讨基于模糊逻辑和常规P ID的控制策略。通过实验室仿真实验,分析比较这些控制方法的定值跟踪性能和干扰抑制性能优劣。并以此为基础,建立了一种新的PID型模糊控制策略。通过偏差响应函数,实现了自适应调节相互并联的模糊PID和常规P ID控制回路输出的目的。仿真实验结果表明,该P ID型模糊控制策略定值跟踪性能和干扰抑制性能都得到了保证,取得了较好的控制效果。     

基于OPC技术的三层实时信息系统框架

OPC技术能提供管理网与控制网之间的平滑过渡。通过OPC技术能够标准化、规范化生产现场网络系统中的实时数据通信,连接管理网与控制网。在应用OPC技术的基础上,提出了基于三层实时信息系统方案,以及现场实现的关键技术。该系统具有支持QoS实时信息转发、实时数据存储及网络对象管理等功能。该方案解决了可靠性、实时性等问题。     

Nested PID steering control for lane keeping in autonomous vehicles

In this paper a nested PID steering control in vision based autonomous vehicles is designed and experimentally tested to perform path following in the case of roads with an uncertain curvature. The control input is the steering wheel angle: it is designed on the basis of the yaw rate, measured by a gyroscope, and the lateral offset, measured by the vision system as the distance between the road centerline and a virtual point at a fixed distance from the vehicle. No lateral acceleration and no lateral speed measurements are required. A PI active front steering control based on the yaw rate tracking error is used to improve the vehicle steering dynamics. The yaw rate reference is computed by an external control loop which is designed using a PID control with a double integral action based on the lateral offset to reject the disturbances on the curvature which increase linearly with respect to time. The proposed control scheme leads to a nested architecture with two independent control loops that allows us to design standard PID controls in a multivariable context (two outputs, one input). The robustness of the controlled system is theoretically investigated with respect to speed variations and uncertain vehicle physical parameters. Several simulations are carried out on a standard big sedan CarSim vehicle model to explore the robustness with respect to unmodelled effects. The simulations show reduced lateral offset and new stable μ-split braking maneuvres in comparison with the model predictive steering controller implemented by CarSim. Finally the proposed control law is successfully tested by experiments using a Peugeot 307 prototype vehicle on the test track in Satory, 20 km west of Paris.     

精馏塔多通道对角矩阵解耦控制仿真

在化工生产中,许多单元操作的控制涉及至少2个被控变量,因此产生至少2个以上的控制回路。在该类具有多个控制回路的多变量控制系统中,同一被控对象上的多个控制回路,在实现其各自的控制目标时,将发生相互作用和相互影响。精馏塔是化工等行业中广泛使用的高耗能分离设备,为满足工艺要求和节能,需将塔顶和塔底产品流控制在设计值,即双成分控制。通常,利用回流量和加热量作操纵变量分别控制塔顶和塔底产品的组成。不过,回流量的变化也会影响塔底产品的组成,加热量的改变也会影响塔顶产品的组成。当采用温度作为反映产品组成的间接指标时,塔顶和塔底温度控制回路具有强烈的耦合作用,会导致系统不稳定。一个简单有效的方法就是解出耦合,因此,本文先介绍了一种基于对角矩阵的温度解耦控制方案,并在MATLAB/Simulink平台进行了控制仿真。结果显示:与两个独立PID回路控制相比,对角矩阵解耦控制不仅能达到更优的控制效果,还具有极强的对象特性鲁棒性。     

Type-III closed loop control systems-Digital PID controller design

The problem of tuning digital PID controllers for type-III control loops is investigated in this work. Type-III control loops are capable of achieving perfect tracking of step, ramp and parabolic reference signals with zero steady state position, velocity and acceleration error. The proposed PID control law involves any dominant time constants of the process itself, and any parasitic dynamics introduced by both the process and the controller, i.e. time delays within the closed control system. The development of the proposed control law takes place in the frequency domain and basis of the theory is the principle of the Magnitude Optimum criterion. The final control law consists of closed form expressions which involve also the controller's sampling time T_s. The potential of the proposed theory is justified for the control of several benchmark process models throughout simulation examples. The affect of the choice of the controller's sampling time is investigated further to the step and frequency response of the control loop both for the output of the control loop and the controller's command signal.     

利用TrueTime仿真软件研究网络控制系统的性能

作为网络应用系统的一种,基于网络的各种反馈控制系统(NCS)的研究近年来受到普遍关注。本文介绍一种在MATLAB环境下的实时控制系统的仿真工具箱TrueTime,以倒立摆系统为被控对象,以离散PID为控制策略,研究网络控制系统中的各种情况。如干扰节点带宽、网络传输速率、网络延迟等对系统控制性能的影响。分析表明:该仿真工具箱能够仿真多任务实时控制系统,在研究实时控制系统的方便性以及灵活性。