连续搅拌反应釜过程的闭环增益成形PID控制器设计

针对连续搅拌反应釜（CSTR）系统控制问题,设计了一种基于闭环增益成形算法的PID控制器,以提高PID控制器设计的简洁性和鲁棒性。首先假设期望闭环回路传递函数有一阶形式,同时将受控对象的一阶传递函数和PID控制器构成实际闭环回路传递函数。然后,比较期望闭环回路传递函数和实际闭环回路传递函数,即可确定PID参数。最后,以某CSTR系统为例,利用该方法设计了PID控制器,并通过仿真结果比较,检验了该方法所得PID控制器的良好鲁棒稳定性和动态品质。     

基于Bode''''s integrals的PID控制器的设计及其仿真

该文为一类稳定的最小相位控制对象提出一种新的PID控制器的参数整定方法。它是基于Bode’s integrals可以给出最小相位稳定系统的幅值与相位的关系，从而运用bode’s integrals近似表示控制对象G（jw）的幅值和相位的微分，然后将该简化结果用于PID控制器的设计中，从而得到新的控制器参数整定方法。该文中PID控制器的设计要求是，调整控制对象的Nyquist曲线在给定频率处的斜率，以提高闭环系统性能。最后，通过在matlab中对一类稳定的最小相位系统的计算机仿真例子比较，可以显示出该方法的优越性。     

基于IMC-PID控制的风机叶片颤振控制研究

针对风机叶片在颤振情况下严重影响风机的运行安全和发电效率的问题,设计了一种基于内模PID控制(IMC-PID)的振动控制方法,仅需调节较少控制器参数,就能有效地抑制叶片颤振并获得良好的闭环动态特性.首先使用递推最小二乘法对高阶对象模型进行降阶,然后利用IMC-PID方法设计控制器.仿真结果表明:在风机叶片颤振控制中,IMC-PID控制器与传统PID控制器相比,控制器整定参数少,且具有更好的动态特性和鲁棒性.     

稳定的非线性系统广义预测控制

针对广义预测控制(GPC)算法稳定性分析困难,对参数未知非线性系统提出一种稳定广义预测控制(DGPC)方法。该方法首先将非线性系统转换为时变线性系统,然后利用三次样条基函数逼近时变系统中的系数,通过带时变遗忘因子的递推最小二乘算法辨识系数获得对象模型。基于模型通过性能指标中的前馈增益设计来保证控制系统稳定,仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于新的图形化方法分析TCP/AQM系统的稳定性

为了正确地设置控制器参数, 针对主动队列管理(AQM)系统提出了一种图形化的稳定性分析方法. 将TCP/AQM系统的模型转化为带有时滞的二阶系统形式, 从而用特征伪多项式来刻画其闭环系统的稳定性. 在复平面上, 借助被控对象的逆奈奎斯特曲线和控制器的负频率特征直线, 给出了判定闭环系统稳定性的充要准则. 研究了使得AQM系统稳定的PID控制器的比例增益边界与网络参数之间的关系.通过Matlab和Network Simulator分别进行了仿真, 实验结果验证了该方法的有效性. 不同的PID控制器稳定区域对比, 进一步表明该方法的保守性较小. 该方法的优点在于计算复杂度较低, 而且在复平面上显示直观.     

不确定串联非线性系统H∞鲁棒自适应控制

针对一类含有未知参数和干扰的非最小相位串联非线性系统,结合H∞控制和自适应控制方法并利用李雅普诺夫函数递推设计方法设计了状态反馈H∞自适应控制器,避免了求解Hamilton-Jacobi-Isaacs不等式设计控制器的困难.该控制器不仅保证闭环系统ISS(input-to-state)稳定,而且使得系统对于所有允许的参数不确定从干扰输入到可控输出的 L 2增益不大于给定的值.最后,给出了一个仿真例子,仿真结果充分表明了所设计的控制器的可行性和有效性.     

具有PID反馈增益的自主水下航行器反步法变深控制

本文针对海底地形测绘时自主水下航行器(autonomous underwater vehicle,AUV)的变深控制问题,提出具有PID增益调节的AUV深度控制方法,基于反馈增益的反步法设计控制器,避免了采用传统反步法导致控制器中存在虚拟控制量的高阶导数问题;基于李雅普诺夫稳定性理论设计控制器参数消除了部分非线性项,得到的控制器的线性部分为状态变量的线性组合,具有PID控制器参数调节的形式;针对存在建模不精确、外界干扰和测量噪声时的闭环系统鲁棒性进行分析,保证了误差系统在扰动作用时的一致最终有界性.最后通过仿真实验验证了本文设计的控制器的有效性.     

网络控制系统的自整定PID 控制器设计

结合广义预测控制（GPC）方法和PID反馈结构,设计了一种具有预测功能的PID控制器,PID参数根据未来时刻的预计输出误差进行整定.控制器导出多步控制序列,置于执行器端的延迟补偿器根据网络时延从控制序列中选择控制信息并作用于控制对象,从而对时延进行补偿,使控制性能得到极大改善.控制器结合了PID控制和预测控制的优点,具有较强的鲁棒性和工程意义.最后通过构造Lyapunov函数对闭环系统的稳定性进行了分析,并通过仿真验证了该算法的有效性.     

基于灰狼优化算法的PID控制器设计

为了寻找最佳的比例、积分和微分（PID）控制器增益因子,使系统输出尽可能接近参考输入信号的变化,使得控制系统的时间加权绝对误差积分最小,提出了基于灰狼优化算法（GWO）进行PID控制器增益因子优化设计的方法。为了评估该方法的性能,针对设定点跟踪设计目标,通过使用3种基准线性数学模型进行仿真测试,并与粒子群优化算法（PSO）、引力搜索算法（GSA）得到的仿真结果进行了比较。仿真结果表明,基于灰狼优化算法的最优参数PID控制器比基于其他算法的性能更好,最优值更佳。     

磁悬浮系统的HOPF分岔自适应控制研究

磁悬浮固有系统是非线性的,也是本质不稳定的,其稳定性设计比较复杂,特别是在受到较大干扰和对象参数发生较大变化时,系统容易失去稳定并发散.理论分析与试验表明,这种现象的数学解释就是系统出现了HOPF分岔.为此,本文提出了一种用HOPF分岔规律调整非线性系统PID控制器参数的自适应设计方法,通过辨识干扰或者对象参数的变化,自动调整控制参数,使闭环系统远离HOPF分岔点,从而继续保持稳定.以悬浮质量突变为例的仿真表明,由此整定悬浮控制比例增益参数,可使磁悬浮系统获得较大的状态稳定范围,并有效回避自激振动.