基于GPC的自适应温控PID的设计与仿真

温度控制是具有大时滞特性的控制对象,当工况发生变化时,固定取值PID控制器难以实现理想的控制效果。基于广义预测控制的自适应PID控制器通过最小二乘法对系统进行辨识,将Diophantine方程的递推解与PID参数相对应,实现PID参数的自适应。MATLAB仿真和Automation Studio仿真实验表明,以基于广义预测控制的PID控制器代替固定取值的PID控制器来控制温度对象,在稳定性和实时跟踪等方面都能取得良好的控制效果。     

Gpc‐Based Self‐Tuning PI Controller for Speed Servo System of PMSLM

In this paper, a generalized predictive control (GPC)‐based two degrees of freedom (2 DOF) proportional integral (PI) controller is proposed for the speed servo system of a permanent magnet synchronous linear motor (PMSLM). In this new approach, based on a dynamic model of a servo system, a simplified and high‐performance GPC supplies a 2 DOF PI controller with suitable control parameters, according to the varied operating conditions. In previous studies, GPC‐based proportional integral derivative (PID) controllers have been designed using a step‐type or ramp‐type reference input. In our work, however, the speed command for PMSLM usually is required to be a trapezium‐type signal because of the limited travel range. Hence, control performance of a speed servo system using a GPC‐based 2 DOF PI controller is enhanced for tracking a trapezium‐type command. The validity and usefulness of the proposed controller are verified through simulation and experiments.     

基于动力学等价的一种通用控制器的设计

在动力学运动方程的基础上,构建了一种系统状态观测器,该观察器能够精确估计被控对象的位置、速度和加速度而无需知道其数学模型。在此基础上,设计了一种通用控制器,该控制器通过系统运动的位置、速度和加速度的负反馈作用,把原被控对象的输出轨迹引导控制到期望的系统输出轨迹,能提高系统的控制品质和鲁棒性能。分析了PID控制器、内模控制器、状态控制器、预测控制器和鲁棒控制器的算法特性,指出这些控制器与所设计的通用控制器在动力学意义上具有等价性。     

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.     

一种带有无模型外环补偿的PID控制

提出了一种新的控制器来解决传统的PID控制器不能很好地控制的系统,如非线性系统、变结构系统等。使用无模型控制作为补偿,用来解决由时变参数和参数估计误差引起的系统跟踪误差。当把外环去掉时,就是PID控制器。如果PID控制效果已经达到了理想状态,即受控对象的输出已经跟踪了期望输出,无模型控制的输出控制信号不起作用。证明了无模型控制的收敛性,仿真结果表明了该方法的有效性。     

Design of a hybrid fuzzy logic proportional plus conventionalintegral-derivative controller

Presents approaches to the design of a hybrid fuzzy logic proportional plus conventional integral-derivative (fuzzy P+ID) controller in an incremental form. This controller is constructed by using an incremental fuzzy logic controller in place of the proportional term in a conventional PID controller, By using the bounded-input/bounded-output “small gain theorem”, the sufficient condition for stability of this controller is derived. Based on the condition, we modify the Ziegler and Nichols' approach to design the fuzzy P+ID controller. In this case, the stability of a system remains unchanged after the PID controller is replaced by the fuzzy P+ID controller without modifying the original controller parameters. When a plant can be described by any modeling method, the fuzzy P+ID controller can be determined by an optimization technique. Finally, this controller is used to control a nonlinear system. Numerical simulation results demonstrate the effectiveness of the fuzzy P+ID controller in comparison with the conventional PID controller, especially when the controlled object operates under uncertainty or in the presence of a disturbance     

基于灰色预测PID球磨机负荷控制

为改善球磨机的负荷PID控制系统,提出了基于灰色预测PID控制的球磨机负荷控制方案。方案融合了灰色预测、常规PID控制这两者的设计思想;并将灰色预测在线应用,用其预测结果代替被控对象测量值进行控制运算。仿真结果表明,与传统的反馈方法相比,使用灰色预测PID控制器可得到更为优良的动态性能,具有鲁棒性好、跟踪快速等优点。     

基于稳定平台的广义预测控制算法

广义预测控制算法(GPC)大都属于间接算法,即通过辨识被控对象的参数,进行多步预测和在线滚动优化来设计控制律,所以需要求解逆矩阵,计算量大。提出一种改进的广义预测控制算法,这是一种直接算法,直接估计控制器的参数,避免求逆矩阵。这种控制器能任意逼近多自由度稳定平台这种不确定对象,不用知道系统的精确结构,同时由于预测控制的加入,使系统在线计算方便,控制质量提高了。通过MATLAB软件的仿真结果可以看出,传统的PID对于不确定对象不能很好的解决,而采用提出的改进广义预测控制算法,系统的鲁棒性和快速性都得到了改善,并且具有较好的控制效果。     

新型双温度反馈增量式PID控制器的设计

由于多数温控对象具有惯性大、滞后性强、非线性等特点,采用传统的PID控制方法很难达到高精度要求.本文在增量式PID控制器的基础上,设计出双温度反馈增量式PID控制器,并采用分段控制的方法,将其用于毛细管流变仪的实际控温系统,达到较高的控温精度,且方法简单易行,有较高的应用价值.     

一种基于速率的单神经元自适应PID拥塞控制方法

从控制理论的角度研究了一种基于速率的拥塞控制方法．采用单神经元自适应PID控制器,可以在线调节控制参数以保证控制环路的稳定性．运用Jury稳定判定标准给出了保证被控ATM网络在平衡点附近稳定的条件．仿真结果表明,使用该控制方案能使缓冲器队列长度快速收敛到目标值,并维持小的队列振荡,与传统的PID控制器相比具有更好的稳定性和鲁棒性．     

水泥生料立磨压差的广义预测PID控制

针对立磨粉磨系统的非线性、大滞后、慢时变问题,设计了广义预测PID控制器(GPC-PID).通过构造广义预测控制目标函数中的控制加权序列使广义预测控制具有PID控制算法的结构,通过广义预测控制和PID的相互递推关系计算PID参数.仿真结果表明,广义预测PID控制能较好地稳定磨内压差,并且具有响应速度快、抗干扰性强、鲁棒性好等优点.     

基于神经网络的时滞非线性系统的广义预测控制

针对一类时滞非线性被控对象,提出一种基于RBF神经网络的广义预测自校正控制方案,在广义预测控制中,采用RBF神经网络建立被控对象的多步预测模型,并不断修正预测输出,提高预测输出的精度.控制器则采用GPC隐式修正算法,不用辨识对象的模型参数,大大减少了计算量.经过仿真研究,与常规的PID自适应控制方法相比较,证明了该方法的优越性,预测控制误差小,实时性好,动态响应快.     

过渡目标值的非线性PID对自治水下机器人变深运动的稳定控制

针对传统PID在控制自治水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)变深运动时易出现超调、大幅波动等问题,提出一种具有过渡目标值过程来调节误差反馈的非线性PID控制器.在分析传统PID控制下系统出现超调原因的基础上,对系统目标值安排过渡过程,利用系统输出跟踪过渡后的目标值进行误差反馈控制.通过赫尔维兹判据证明了系统稳定性,仿真验证了控制的可行性.最后通过湖上试验验证其工程可行性与实用性,得出在非线性过渡目标值的PID控制下,系统的动态响应特性得以优化,变深超调和波动问题明显改善,可实现AUV平稳地变深运动控制.     

简化的模糊PID控制器研究

为了克服常规PID控制器的缺点．提出了一种简化的模糊PID控制策略。首先利用扩充临界比例带法将PID公式简化为只有一个控制参数蜘，然后通过模糊控制规则和模糊推理确定一张模糊控制表。在实时控制中通过查询模糊控制表，在线调节参数和，可以提高PID控制算法的适应性和鲁棒性。对比仿真试验的结果表明，简化的模糊PID控制器的控制性能明显优于常规PID控制器。     

一种自调节灰色预测PID控制器

为提高传统PID控制的性能及扩大其适用范围,提出一种结合传统PID控制、灰色预测和全程快速非线性跟踪．微分器的自调节灰色预测PID控制器。利用灰色预测对系统的输出偏差和预测偏差进行合成形成一个综合偏差,用来代替传统PID控制中的实际偏差项。这样控制器既有预测系统未来行为的功能,又能根据预测模型精度自动调节控制器参数,能有效减小预测误差对系统的不利影响。同时用非线性跟踪．微分器代替差分法来提取微分信号,提高了微分信号的品质。仿真结果表明,与传统PID控制器相比,该控制器可获得更为优良的动态性能。     

PID控制在火箭炮伺服系统中的仿真实现——改进的专家自适应PID控制

针对传统PID（Proportional-Integral-Derivative）控制无法兼顾部分系统的静态性能和动态性能,结合专家PID控制原理,提出了一种改进的专家自适应PID控制器的设计方案,对某火箭炮伺服系统进行仿真跟踪。给出了伺服系统的分析设计过程,利用MATLAB/Simulink完成了改进的专家自适应PID控制器在某伺服系统中的仿真应用,得到了良好的跟踪特性图,说明了该方法的有效性。     

液位系统的多模型广义预测控制研究

用多模型的广义预测控制器对复杂的非线性液位系统进行仿真控制。通过在覆盖工况的若干个平衡点采用最小二乘法离线辨识建立多个线性模型,形成非线性系统的多模型表示,然后对各个子模型分别设计子控制器,采用基于相对残差的方法来实现控制增量的加权以获取控制增量。通过对单容液位系统的仿真,表明该方法的有效性。     

网络控制系统PI预测控制及稳定性分析

将PID反馈原理引入广义预测控制（GPC）思想,把GPC目标性能函数改造成具有PI的结构形式,根据反馈时延导出多步控制序列,通过时延补偿器对前向时延进行补偿,使控制性能在网络环境下得到极大改善。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。构造Lyapunov函数对闭环系统的稳定性进行分析,并通过仿真验证了该算法的有效性。     

模糊PID复合控制在变频空调中应用研究

空调房间温度控制是一复杂的控制过程,传统的模糊或PID控制很难得到较好的控制效果,模糊控制和PID控制适当结合控制空调房间温度可使控制效果大大提高。本文建立了房间温度控制模型,介绍了模糊和PID控制并联结合方式并对各复合控制器进行了设计。对设计的变频空调控制系统进行了仿真,结合仿真图,从鲁棒性和稳定性方面分析了设计的各模糊和PID复合控制器控制效果。     

Introducing concepts of passivity-based control in anti-windup algorithms

This work presents a reference conditioning anti-windup scheme based on passivity control theory. The main closed-loop is controlled by a proportional–integral–derivative (PID) control, and the injection and damping assignment technique ensures that PID variables are compatible with the process input. In the proposed algorithm, a fictitious actuator, modeled as a first-order filter, is incorporated to estimate the rate of change and the output of the actuator device. Amplitude and rate constraints are weight by coefficients that shape the energy function of the anti-windup scheme. Finally, to show how the algorithm can cope with the windup problem, simulation results are presented. Even when shown the results on a linear PID, the proposal can extend to any linear or nonlinear control in the main control loop.