基于PAC的在线模糊自适应PID控制器设计

PID控制适合用于已知精确数学模型的被控对象,具有稳态误差小等特点.模糊控制不需要被控对象的数学模型,响应速度快,但是有静差.将这两种控制技术相结合,设计一种模糊自适应PID控制器,具有响应速度快、稳态误差小的特点.采用上位机和PAC结合,上位机中的iFIX组态软件利用OPC技术和MATLAB软件中的模糊控制器通讯,把实时值和设定值送给模糊控制器,同时把模糊控制器的输出(比例系数、积分系数和微分系数)送回PAC,在PAC中根据PID算法计算控制量,由PAC控制被控对象,实现在线模糊自适应PID控制.对水箱液位进行控制的结果表明,采用在线模糊自适应PID控制器后,控制系统的响应速度加快,无超调,具有较好的稳定性和鲁棒性.     

基于深度强化学习的自适应增益控制算法

经典比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative, PID)控制器的参数整定过程繁琐,且随着被控对象模型的改变需要重新整定参数,针对该问题提出了一种基于深度强化学习的自适应增益控制算法。该算法在经典PID控制器的比例环节引入深度Q学习网络(Deep Q-network, DQN)模型,对增益进行自适应调整,同时为简化控制器结构,去除了经典PID控制器中的微分环节和积分环节。以双容水箱为研究对象,对该算法进行仿真实验。结果表明:该算法在满足定值控制任务的前提下,相比于经典PID控制器,其超调量及稳态误差更小,且在模型对象改变后能够通过自学习得到相应的控制策略,从而避免了繁琐的参数整定过程。     

火电厂水质调节系统的模糊免疫自适应Smith-PID控制

火电厂水质调节加药系统为大时滞时变被控对象.模糊免疫自适应PID控制和常规Smith控制难以取得令人满意的控制品质.借鉴生物免疫反馈响应过程的调节作用和模糊推理的自适应性,以及Smith预估器可以解决系统时滞性的特点,提出了将模糊免疫自适应PID控制器和Smith预估器组合成复合控制器的控制策略.用模糊免疫P调节器实时整定P1D控制器的比例增益,用模糊控制器在线整定PID控制器的积分时间常数和微分时间常数.仿真研究表明,该控制算法具有调节时间短,系统稳定性强,抗干扰能力强等优点,取得了令人满意的控制效果.     

电液比例压力控制系统的PID参数优化

为了解决实际工程中P,I,D最佳参数值快速确定难题,建立了电液比例压力控制系统的数学模型,以收敛时间最短为控制目标,采用单因数法对控制模型进行仿真实验,确定了参数P的最佳值;在保持P值不变条件下,运用函数拟合方法,以超调量最小为控制目标分别确定了参数I和D与超调量增量以及收敛时间的相关性;以超调量最小和收敛时间最短作为优化目标,利用建立的相关性对PID控制器的三个参数进行了调整.仿真结果表明:在以超调量作为优化目标时,积分系数与超调量增量呈四次相关性函数关系;积分系数与收敛时间增量呈五次相关性函数关系;微分系数与超调量增量呈二次相关性函数的关系;微分系数与收敛时间增量呈四次相关性函数关系.     

改进型模糊自整定比例积分微分温度控制系统

针对传统比例积分微分(PID)控制系统在温度控制中存在超调量大、处理时间长,以及温度的非线性、时变性和滞后性等问题,提出一种改进型的模糊自整定比例积分微分控制系统控制电炉温度.首先利用传统的PID控制器算法,计算出当前系统的误差及误差变化,再根据模糊推理和变论域的在线参数调整原理,修正比例参数、微分参数、积分参数,最后将这些参数传输到PID调节器输出控制电炉温度.通过对电炉在500℃与1 000℃时的控制仿真实验,结果表明改进型的模糊自整定PID控制算法对电炉温度控制的稳定性、鲁棒性更好,减少了温度波动对温度控制系统的影响.     

一阶时滞过程二自由度PID控制器优化法

在前馈加反馈的二自由度控制结构中,反馈PID控制器用于抑制负载扰动,同时使闭环系统有合适的鲁棒稳定性,而前馈控制器是在反馈PID基础上引入比例加权系数和微分滤波系数实现,目的是使设定值响应速度快且超调小.PID参数和前馈系数都是依时间绝对误差积的积分（ITAE）最优而得.针对工业上典型的一阶时滞过程,利用计算机优化和拟合运算,得到控制器的最优设定公式.仿真表明,建议方法对时滞过程是有效的.     

PID参数整定新方法在锅炉蒸汽压力系统中的应用

传统的Ziegler-Nichols参数整定方法已经在PID控制设计中得到了普遍应用,然而由于未对超调量进行具体限制而表现出一定的局限性.本文根据系统阶跃响应曲线的几何特性,通过求曲线包络的面积获得在被控对象的阶跃响应超调量严格限制情况下的PID控制器的3个参数值.该整定方法具有同时保证系统超调量小和响应速度快的双重优点,一定程度上弥补了传统PID参数整定方法的不足.把这种新的整定方法应用到锅炉蒸汽压力控制系统设计中,在Simulink环境下仿真表明,相比于经典Ziegler-Nichols方法,该整定方法具有更好的控制效果.     

基于Larsen模型的模糊PID液位控制系统

针对液位控制系统需快速实现高低液位控制的需求,提出基于Larsen模型的模糊PID液位控制系统。该系统以偏差和偏差变化率为输入,以比例系数,积分系数和微分系数作为输出,利用Larsen模型的模糊推理规则对PID参数进行整定,结合模糊控制和PID控制的优点,建立语言控制规则,获取数学模型,从而实现对液位系统的优化控制。MATLAB仿真结果表明,基于Larsen模型的模糊PID液位控制系统比PID液位控制系统的超调量降低,调节时间大幅度缩短,具有良好的动态特性且鲁棒性强。     

两级双向液压同步控制系统动态特性仿真

针对传统一级比例伺服同步控制系统存在超调量大、可靠性不高等问题,提出两级双向液压同步控制系统.对两级双向液压同步控制系统进行动态数学建模分析,并给出同步控制系统非线性数学模型;采用AMESim对系统进行仿真研究,并运用遗传算法对比例-积分-微分控制器（PID）参数进行优化,分析比较两种系统在启动、偏载以及比例伺服阀损坏或突然掉电等极端工况下的同步特性.仿真结果表明：两级双向液压同步控制系统具有工作平稳、启动时无明显超调、可靠性高、响应速度快以及同步精度高等优点.     

一种利用标准化死区时间修正PID参数的新方法

利用过程的标准化死区时间修正基于给定增益裕度和相位裕度整定的PID(比例积分微分控制器)的积分时间常数,并通过曲线拟合最小二乘法求得积分时间常数的修正公式.仿真结果表明对于大滞后过程该方法具有良好的控制性能和鲁棒性.     

船舶航向反步自适应控制

针对反步控制算法控制参数多、难整定的问题,经过理论分析提出基于期望指标的二阶系统参数整定方法.将系统变换为二阶系统形式,在选取闭环系统的自然频率、阻尼、闭环系统调节时间与超调量后,确定系统闭环极点,由极点整定了两个关键控制参数,积分增益取值参考PID控制器中积分时间参数的方法整定.在海浪干扰和船舶模型参数出现很大摄动的情况下,对所设计控制器进行了仿真试验,结果表明,所设计的控制器具有很好的鲁棒性,提出的整定控制器参数方法是可行的.     

电站锅炉主汽温自适应PID控制

提出了热工过程对象拟线性数学模型,导出了在变工况条件下PID控制器参数与热工对象模型参数之间的关系,建立了新的PID参数调整算法．增益函数可以根据热工过程的理论分析或稳态工况数据统计分析获得,微分时间函数与积分时间函数之间的关系可以根据控制器内部不振荡原则来确定。这样可将PID在线调整参数从3个减少到1个,简化了现场整定算法．针对锅炉主汽温控制对象,提出了以动态超调量为准则的PID参数在线调整算法,可提高锅炉主汽温控制品质,并通过例子进行了验证．     

增益调节用模糊PID研究控制

本论文将介绍PID控制器中实现最佳增益调节的一种新方法。此方法首先对控制对象阶跃响应的一阶延迟模型进行Pade阶阶处理,然后用Ziegler-Nichols方法确定初始值,接着计算含有最大超调量、衰减比、上升时间、稳定时间的模糊推理函数值为最大时的PID系数。此方法的优点是：对控制对象的特性和滞后时间的变化具有较好的适应能力。     

AMT换挡电机调速系统模糊PID控制

针对传统的控制技术难以满足换挡电机调速系统快速性和稳定性的要求,引入模糊比例、积分和微分(PID)参数自适应控制器到换挡电机的控制系统中,根据系统输入误差和误差变化率在线整定PID参数,丰富了PID控制器的功能.仿真结果说明,模糊PID控制器与传统PID控制器相比,在动态响应上更快,在超调上更小.     

PID参数自整定中的新方法

PID控制是生产自动控制发展中最基本的一种控制方法,其原理简单、使用方便、适应性强,是一种目前应用最广泛的基础控制方法.但关键问题是如何方便地整定它的三个参数(比例系数Kp,积分时间常数Ti,微分时间常数Td),以使系统具有理想的性能.提出了一种以两个控制品质参数(过渡时间Ts和超调量δ)等权和最小为整定准则——控制品质加权法,通过对比分析仿真实验结果表明,该方法与ITAE相比较,其超调量减少1/2,调整时间缩短到2/3左右.     

Matlab在控制系统稳定性分析中的应用

介绍了Matlab语言在绘制经典控制系统根轨迹中的应用,分析当增益k及开环零点变化时系统的阶跃响应,从而选定合适的参数使系统达到所需要的超调量及峰值时间,显示了Matlab语言在处理控制问题时的强大功能.     

一种利用标准化死区时间修正PID参数的新方法

利用过程的标准化死区时间修正基于给定增益裕度和相位裕度整定的PID（比例积分微分控制器）的积分时间常数，并通过曲线拟合最小二乘法求得积分时间常数的修正公式，仿真结果表明对于大滞后过程该方法具有良好的控制性能和鲁棒性。     

基于VAV变风量智能建筑空调系统控制

为了解决传统VAV空调系统的非线性、延时性、波动性以及模型准确性等问题,在传统PID控制系统的基础上,引入模糊PID控制机理,建立了模糊增益控制器.结合自适应调节系统,通过模糊调整方法,以变风量空调系统终端阀门的开度为最终控制对象,通过MATLAB编程建立模型,对PID控制器参数进行在线调整.结果表明,引入模糊PID控制方法的VAV空调系统与传统PID控制方法相比,前者动态响应速度快,校正时间短、超调量小,具有广阔的应用前景.     

直流电机速度控制比较

用比例积分微分(PID)控制器和模糊逻辑控制器(FLC)对他励直流电机的速度控制进行了对比研究,并对他励直流电机的串级启动进行了数字化实验.结果表明,PID控制器的原理和结构简单,其控制系统的设计是建立在控制对象精确的数学模型基础上,是线性控制,对于那些电机控制要求超调量小的,电压调节范围不宽的,应当优先考虑PID控制;FLC控制器是基于软件的规则和硬件的组合,是建立在专家知识库和人工操作经验的基础上,不需要对控制对象建立精确的数学模型,在鲁棒性要求高、响应时间快、稳定时间要求短的场合,FLC具有明显的优势,具有更好的设计参数,组成的控制系统更容易满足非线性控制系统要求.     

基于DSP他励直流电机模糊PID控制器仿真研究

针对他励直流电机调速系统参数模型的非线性、时变性,常规PID控制器参数离线整定带来的非优化的问题,提出一种基于DSP的模糊PID控制器算法,以电流反馈误差及误差的变化率作为模糊控制器的输入变量,采用参数自整定的模糊PID控制器实现PID参数在线优化。以DSP开发系统作为仿真平台,将他励直流电机传递函数转换为差分方程,构成基于模糊PID控制器的数字闭环他励直流电机仿真系统。利用DSP高速运算能力进行在线仿真,观察常规PID控制器和模糊PID控制器产生的系统输出波形。CCS2.0和MATLAB仿真实验表明：模糊PID控制器基本实现输出无超调,系统阶跃响应的上升时间和调整时间均比常规的PID控制器阶跃响应的小。模糊PID控制器应用于他励直流电机调速系统中,控制性能明显高于基于常规PID的调速系统。