时滞系统的双自由度Smith模糊PID控制器设计与仿真

针对大时滞系统采用Smith模糊PID算法控制,在控制器的输入端加入给定双自由度调节参数,有效地减小系统动态响应的最大超调量和调节时间,增强系统的抗干扰能力。通过改进模糊PID控制器结构解决控制器参数耦合的问题,降低了参数整定的难度。仿真研究验证所设计算法的有效性。     

不稳定时滞过程PID控制器时域直接设计法

直接在时域上设计不稳定时滞过程比例积分微分(PID)控制器.采取双回路三环节的控制结构,满足时域指标-阻尼系数的要求,并对积分增益进行优化.首先设计出满足时城指标要求的理想PID控制器,然后将微分运算等效移动到内部反馈支路,最后合并3个环节得到设定值加权PID控制嚣.仿真表明该方法是有效的,所整定的控制系统具有好的鲁棒...     

一种新颖的鲁棒PID控制器设计方法

提出一种新颖的鲁棒PID控制器设计方法,基于最小最大原理寻找一组合理的PID控制器参数,使得闭环系统在一定模型变化范围内仍具有满意的控制品质,降低对模型不确定的敏感程度,提高系统的鲁棒性。鉴于直接求解min-max问题的困难,首先推导出不确定性最坏情况下性能指标的上界,然后将min-max问题转化为最坏性能指标上界的min问题,计算量小且求解容易。同时,证明了该算法的鲁棒稳定性。CSTR仿真例子表明了算法的有效性。     

基于BP网络的流浆箱双变量PID解耦控制

针对造纸工业中的气垫式流浆箱总压与浆位的非线性、强耦合特性,在分析与总结BP神经网络、PID控制等优点的基础上,设计了一种基于BP神经网络的双变量PID解耦控制器。该控制器可利用神经网络所具有的任意非线性表达能力,根据系统现场的运行状态,按照人为设定的性能指标,通过自学习和权值调整来整定PID控制的比例(kp)、积分(ki)、微分(kd)三个参数,最终实现具有最佳组合的PID控制,进而实现了气垫式流浆箱总压与浆位的解耦控制。同时,还针对气垫式流浆箱的线性模型和非线性模型进行了仿真,仿真结果表明:该解耦控制器具有实现简单、动态响应快、控制精度高等特点,有较高的实用价值。     

基于LMI的鲁棒PID控制器设计及工业应用

针对工业广泛应用的PID控制器,提出一种PID控制器性能评价及鲁棒参数优化的设计方法,该方法将PID控制器性能评价与鲁棒参数整定问题转化为线性矩阵不等式(LMI)凸优化问题进行求解,并利用所提方法开发了工业应用注册软件.     

基于PID控制器的化工过程自动控制方法研究

在化工领域,通过开展过程自动化控制,有利于提高化工生产的安全性,提高生产效率。基于比例-积分-微分控制器(PID)是一种稳定、可靠的控制器,将其应用于化工过程自动控制中,可以提高化工过程的整体自动控制水平。以化工过程中常用的温度仪表为例,分析基于PID控制器的化工过程自动控制方法,研究提出了一种基于多模稳态PID温度自整定方法,并在Matlab中建立相应的数学模型进行方针模拟分析。仿真结果显示,所输出的结果十分稳定,噪声较小,精度较高,具备一定的实践应用价值。     

基于内模控制的Smith反向解耦控制器设计

针对多变量时滞系统提出了一种基于内模控制(Internal Model Control,IMC)的Smith动态解耦控制器设计方法。其中,Smith补偿器被应用在该控制结构中,包含带有时滞项和不带时滞项的补偿结构,以解决不能完全补偿的问题,通过反向解耦设计实现多变量时滞系统动态解耦。多变量系统被解耦成一系列互相独立的单回路对象,通过内模控制原理对Smith控制器进行参数整定,并分析了系统的鲁棒性。仿真实例表明了该方法的有效性,能够较好地克服系统参数扰动导致的干扰,并具有较好的动态性能。     

一阶时滞不稳定对象的PID控制器多目标优化设计

针对一阶时滞（FOPDT）不稳定对象,提出了一种基于参数稳定空间的多目标遗传算法进行PID控制器的优化设计。该算法首先采用两级控制结构,以保证PID控制器参数稳定空间的存在性,然后,基于该稳定空间提出了一种多目标遗传算法,用来求解带约束的多目标PID控制器参数整定问题。数值例子和生物反应器仿真研究表明所提方法的有效性。     

区间变时滞不确定系统鲁棒稳定性分析

研究了一类具有时变时滞状态的不确定时滞系统的鲁棒稳定性分析,通过构造新的具有时滞上界的Lyapunov-Krasovski函数,在求其导数时,把时滞上界和时变时滞导数的上界考虑进去,并结合一种新型带有自由权矩阵Par不等式导出了新的二次型积分不等式的方法,得到了新的时滞系统稳定的时滞依赖条件,并在此基础上获得了不确定时滞系统的稳定性充分条件。     

燃烧系统滞后环节不同近似方法的鲁棒控制器设计

针对锅炉燃烧控制系统模型中含有的不确定性时滞环节,分别采用一阶Pade近似、全极点近似和一阶分时近似对其滞后环节进行模型转化,设计基于辐射能信号的H∞鲁棒反馈控制器系统,通过对该系统仿真比较,验证了各近似方法在锅炉燃烧控制系统中的有效性和鲁棒性。     

Approximate Pole Placement with Dominance for Continuous Delay Systems by PID Controllers

It is well known that a continuous‐time feedback system with time delay has infinite spectrum and it is not possible to assign such infinite spectrum with a finite‐dimensional controller. In such a case, only the partial pole placement may be feasible and hopefully some of the assigned poles are dominant. But there is no easy way to guarantee dominance of the desired poles. In this paper, an analytical PID design method is proposed for continuous‐time delay systems to achieve approximate pole placement with dominance. Its idea is to bypass continuous infinite spectrum problem by converting a delay process to a rational discrete model and getting back continuous PID controller from its discrete form designed for the model with pole placement. Simulation results are included to illustrate the effectiveness of this method.     

积分和不稳定时滞对象的改进内模控制

针对化工过程中一阶积分和不稳定时滞对象,基于内模控制提出了两自由度控制方案。首先根据鲁棒控制理论H2最优性能指标设计设定值跟踪控制器,然后采用期望闭环补灵敏度函数确定扰动抑制控制器。设定值跟踪控制器和扰动抑制控制器可通过性能参数独立调节而无需再取折衷,同时保证系统具有较好的鲁棒稳定性。最后通过仿真实例验证了该控制方案的有效性。     

多变量时滞系统的关联分析与变量配对

对于多变量时滞系统,回路间的关联分析和变量配对是控制系统设计的第一步。在RNGA变量配对方法的基础上,对其时滞考虑不足进行改进并得到一种新的基于能量消耗的变量配对方法,新方法是在时域内基于传递函数的阶跃响应进行推导得到的。最后通过实例分析验证这种方法能很好地平衡时滞与时间常数。     

Analytical design of enhanced PID filter controller for integrating and first order unstable processes with time delay

An analytical design for a proportional-integral derivative (PID) controller cascaded with a first order lead/lag filter is proposed for integrating and first order unstable processes with time delay. The design algorithm is based on the internal model control (IMC) criterion, which has a single tuning parameter to adjust the performance and robustness of the controller. A setpoint filter is used to diminish the overshoot in the servo response. In the simulation study, the controllers were tuned to have the same degree of robustness by measuring the maximum sensitivity, Ms, in order to obtain a reasonable comparison. Furthermore, the robustness of the controller was investigated by inserting a perturbation uncertainty in all parameters simultaneously to obtain the worst case model mismatch, and the proposed method showed more robustness against process parameter uncertainty than the other methods. For the selection of the closed-loop time constant, λ, a guideline is also provided over a broad range of time-delay/time-constant ratios. The simulation results obtained for the suggested method were compared with those obtained for other recently published design methods to illustrate the superiority of the proposed method.     

蒸馏塔分散PID控制器整定研究

结合一种双输入双输出 (TITO)分散PID控制器的设计方法 ,并将其应用于乙醇—水的蒸馏分离过程控制中。该法根据相应的收敛性算法 ,通过一系列继电闭环实验辨识预期临界点 (DCP) ,利用T L整定公式获取分散PID控制器参数。通过仿真对比试验 ,表明所设计的控制系统具有满意的动态性能     

Analytic Expressions of Ultimate Gains and Ultimate Periods with Phase‐Optimal Approximations of Time Delays

Ultimate gains and ultimate periods have long been used to tune PI/PID controllers since the Ziegler‐Nichols tuning. Recently, very simple analytic equations for ultimate gains and ultimate periods by approximating the arctangent function have been presented, which can be used to obtain simple tuning rules. Here, by applying the Routh stability method and phase‐optimal approximations of the time delay term, we present analytic expressions of ultimate parameters that are as simple as the existing ones, showing better accuracy.     

时滞系统的稳定性分析与控制器设计

给出时滞系统的定义、分类、数学描述和求解，介绍时滞系统性分析的频域法和时域法，概述控制器设计的发展概况，重点介绍混合灵敏度问题的有限谱配置、鲁棒整定问题的Bezout分解、时滞系统的H∞控制、保成本控制、鲁棒可靠控制和容错控制、无源控制和耗散控制以及自整定PID控制等重要的控制方法，最后介绍当前的一些研究热点。     

基于半实物仿真技术的分数阶PID控制器

采用半实物仿真技术获得被控对象特性,进而得出系统传递函数。在此基础之上采用分数阶控制器的设计算法设计系统的分数阶控制器。并将该控制器与经典PID控制器进行仿真对比,结果表明：分数阶PID控制器较传统PID控制器,在对系统响应时间的调节上取得了较好的效果。