基于非线性PID的非最小相位系统控制

提出一种新型非线性PID控制器简单结构,利用非线性PID控制器的非线性特性,抑制非最小相位系统的右半平面零点所造成的负调问题,克服非最小相位系统的超调、负调和调整时间之间的矛盾.数值仿真结果表明,由非线性PID控制器构成的非最小相位系统具有良好的动静态性能、高的控制精度和较强的鲁棒性.数值结果说明方法有效,算法简单,易于实时实现.     

非最小相位系统控制器的优化设计

抑制非最小相位系统的右半平面零点所造成的负调至今仍是个开放问题.以同时抑制 非最小相位系统的超调、负调和调整时间为目的,合理融合遗传算法的并行搜索结构和模拟退 火的可控性概率突跳,提出了设计一类PID控制器的混合优化策略.基于典型系统的数值仿真 验证了混合策略的有效性和对系统的适应性,以及所设计控制器的优越性.     

一类非最小相位系统的智能控制

针对具有右半复平面零点的非最小相位系统,设计了一种模糊PID控制器,并且用伪并行遗传算法对其参数进行寻优.仿真结果表明,本文设计的基于遗传算法的模糊PID控制器对于具有右半复平面零点非最小相位系统具有很好的跟踪性,能够同时减小负调、超调,缩短上升时间.     

一类非最小相位系统的PID控制器整定方法

针对非最小相位对象,提出了一种比例—积分—微分(PID)控制器的整定方法.将含有右半复平面零点的非最小相位系统近似拟合为一个稳定的大滞后系统,应用一种专门针对大滞后系统的PID参数两步整定方法可以对系统PID参数进行粗调,然后通过调整比例系数α,便可以成功地设置其PID控制器参数,达到抑制非最小相位时滞和负调的作用.仿真实验证明了两步整定方法的有效性和鲁棒性.     

一种新型非线性PID控制器

将非线性函数与简单的PID控制器相级联，构成一种新型的非线性PID控制器，以提高现有PID控制器的性能，新型PID控制器的设计过程十分简单，只要适当构造非线性函数，并与原PID控制器级联起来便可实现，数值仿真结果表明，所提出的PID控制器比简单的PID控制器具有更好的动静态性能。     

非最小相位系统的PID型广义预测自校正控制器

本文将被控对象的零点分解为非最小相位项和最小相位项,建立新的预测方程,在对一般预测控制目标函数改进的基础上加入抑制超调的预测控制量和模型误差修正,得到能抑制非最小相位系统超调的PID型广义预测自校正控制器。仿真结果表明,该算法极大地改善了控制性能,提高了系统瞬态响应。     

特殊工业对象的PID控制系统仿真研究

延迟系统、高阶系统、非最小相位系统和非线性系统是比较特殊的工业对象。介绍了对前三种对象所采用的PID前馈控制方案,并由大量的实验数据总结出控制器整定经验公式,仿真实验表明这种方案能达到较满意的控制效果;另外还介绍了对非线性对象所采用的多PID控制方案,仿真实验表明这种方案优于单个PID控制。     

输出重定义方法设计垂直/短距起降飞机高度控制器

垂直/短距起降飞机是一类典型的非最小相位系统.系统的负调特性使得飞机高度响应比较缓慢,并且会在初始阶段响应为负,从而出现不期望的掉高现象.针对该问题,本文设计了新的最小相位输出预估控制器,通过调节近似输出零点的方法提高系统的动态响应;对于负调部分,采用两步参数整定的方法设计PID控制器,达到抑制负调的作用.最后,对飞机的高度俯仰控制进行了仿真验证,结果表明设计的控制器对飞机高度初始负调具有明显的抑制作用,并且缩短了回复上升所需的时间.     

变参数PID控制器

在分析PID控制基本原理的基础上,提出了一种改进的PID控制器——变参数PID控制器 ．该控制器根据控制偏差的大小通过非线性函数在线改变PID三个控制参数的大小,以获得 满意的控制性能．本文给出了该控制器的三种结构,将这三种结构与常规PID控制器进行了 对比仿真实验,结果表明这三种结构的性能均优于后者．本文还就该控制器的抗干扰性能、 鲁棒性能、对非最小相位系统的适用性进行了仿真．仿真结果表明,该控制器性能良好．     

基于BP神经网络固冲发动机燃气流量调节控制

在针阀式固冲发动机燃气流量调节优化控制问题的研究中,为优化燃气流量调节,建立了针阀式燃气流量调节燃气发生器工作过程中的动态模型,分析了动态模型的频域特性,并通过仿真进行了验证.针对燃气流量调节系统是一非最小相位系统,具有负调特性,设计了一种遗传算法优化BP神经网络PID控制器.仿真结果表明所提出的控制方法可以有效减小固体火箭冲压发动机燃气流量调节的负调峰值和超调量,缩短系统调节时间,有效地提高了固冲发动机的工作性能.     

一种用于非最小相位系统的模糊控制器设计

针对非最小相位系统具有右半平面零点,使系统阶跃响应存在负调,以及常规方法控制不理想等问题,在分析常规模糊控制器的基础上,提出了一种新型的模糊积分控制器的设计方法,改善了常规模糊控制器的动态和稳态性能。对输入变量设计了一种简单可调整宽度的三角形隶属度函数;并针对非最小相位系统,提出了一般情况下控制规则基的设计原则。计算机仿真结果证实了这种设计方法的有效性。     

Robust output tracking control of a class of non-minimum phase systems and application to VTOL aircraft

In this article, we study the output tracking control of a class of MIMO nonlinear non-minimum phase systems in the presence of input disturbances. In order to attenuate the effects of disturbances, the method of uncertainty and disturbance estimator (UDE) is extended to the controller design for non-minimum phase systems. Due to the fact that the accumulated disturbances is composed of internal states and external disturbances, a different stability analysis is given, and the overall closed-loop system is proved to be semi-globally stable. The proposed state-feedback controller not only forces system outputs to asymptotically track desired trajectories, but also drives the unstable internal dynamics to follow bounded and causal ideal internal dynamics (IID) solved via stable system centre (SSC) method. Simulation results demonstrate that the proposed controller achieves excellent tracking and disturbance rejection performance via the example of VTOL aircraft which has been the benchmark of nonlinear non-minimum phase systems.     

Tuning of PID controllers based on simplified single parameter optimisation

A simple method to design PID controllers in the frequency domain based on a simplified constrained optimisation is proposed. The method is based on the use of a single tuning parameter, defined as the quotient between the final crossover frequency and the zero of the controller. The tuning procedure is based on the maximisation of the controller gain subject to an equality constraint in the phase margin and an inequality constraint in the gain margin. The main advantage of the proposed method is that, even though the maximisation of the controller gain is straightforward, since there is only one parameter to be tuned, the solution is close to the optimal tuning obtained with direct numerical optimisation methods. Moreover the method is applicable to any linear model structure, including dead time and non-minimum phase systems.     

多变量自校正解耦PID控制器

将前馈解耦控制与自校正ＰＩＤ控制相结合，提出了多变量自校正解耦ＰＩＤ控制器。该控制器适于具有任意延时结构和非最小相位系统，本文利用根轨变法证明了这一算法的全局收敛性。     

基于Smith的非最小相位对象PID控制器设计

针对具有非最小相位时滞的过程,基于Smith预估控制思想,提出一种改进控制方案,对右半平面零点和纯滞后同时进行补偿,使闭环特征方程中不含右半平面零点,从而简化控制器设计。根据期望闭环传函,解析得出PID控制器形式,综合负调、响应时间、ISE以及鲁棒性要求整定控制器参数,针对Smith控制抗扰性较差提出了抗扰性设计。仿真结果表明,该方案对于具有非最小相位时滞的对象有较好的控制效果,并且在模型失配和有干扰输入的情况下,有较好的鲁棒性和抗扰性。     

一种新的非最小相位系统的控制方法

非最小相位系统的控制中，需要抑制由不稳定零点引起的负调并同时缩短系统的调节时间．针对非最小相位系统负调与调节时间的相互影响及负调与不稳定零点的相互关系，提出将控制过程分为抑制负调阶段和跟踪输入阶段，并适时改变系统不稳定零点数，用遗传算法统一优化各阶段的控制器参数．仿真结果表明该控制方法大大减弱了负调，并同时缩短了调节时间，达到了良好的控制效果．     

一类输入受限的随机自校正控制器

本文提出了一种输入同时受到幅值和速度约束的随机广义自校正控制器。该控制器采用加权项的非线性特征抵消输入非线性的新方法，将在线选择加权项与预选加权因子结合起来，对于具有有限增益稳定的非最小相位系统，给出了自适应算法的稳定性和全局收敛性分析。     

Classical and fuzzy-genetic autopilot design for unmanned aerial vehicles

In this paper, an efficient strategy is proposed to design the altitude hold mode autopilot for a UAV which is non-minimum phase, and its model includes both parametric uncertainties and unmodeled nonlinear dynamics. This work has been motivated by the challenge of developing and implementing an autopilot that is robust with respect to these uncertainties. By combination of classic controller as the principal section of the autopilot and the fuzzy logic controller to increase the robustness in a single loop scheme, it is tried to exploit both methods advantages. The multi-objective genetic algorithm is used to mechanize the optimal determination of fuzzy logic controller parameters based on an efficient cost function that comprises undershoot, overshoot, rise time, settling time, steady state error and stability. Simulation results show that the proposed strategy performances are desirable in terms of the time response characteristics for both phugoid mode and short period mode, the robustness, and the adaptation of itself with respect to the large commands.