PID控制器性能评价

现代过程工业中PID控制器的使用依然占据统治地位。本文以PID控制能实现的最小方差为基准,当被控过程模型未知,通过对正常运行数据拟合模型,再估计PID能实现的最小方差及其相应的PID控制器参数。仿真研究表明,估计结果与已知模型时的计算结果近似,评价结果更加合理,得到的控制器参数能够明显改善过程输出方差。     

模糊自整定PID控制在在线流变仪温控系统中的应用

在传统的PID控制器中加入模糊控制环节,通过模糊推理的方法实现了对PID参数的自整定,并将该控制策略应用于在线流变仪的温控系统中,结果表明:模糊自整定PID控制应用于该系统中具有良好的控制效果。     

基于改进VRFT算法的PID控制器参数整定

分析虚拟参考反馈参数整定（VRFT）设计方法和内模控制（IMC）方法的内在关系,提出一种改进的VRFT—PID参数整定方法。该方法的基本思想是将运行一段时间的过程输入输出数据添加到原始数据序列中,用来更新传统VRFT设计方法中的离线数据。然后利用VRFT使性能指标最小时的参数即为控制器参数的设计思想来整定PID控制器。仿真结果表明,改进的VRFT-PID整定方法优于传统的VRFT-PID方法。     

基于相角裕度优化的PID参数整定方法研究

针对复杂工业过程的大滞后、参数不确定等特性,提出一种新的鲁棒PID控制器参数整定方法.该方法通过使系统开环传递函数的相角裕度最大化,来求取各个PID参数.由于该方法的稳定裕量是通过取明确依赖于频率的模型来获得,从而避免了陷入保守性.仿真结果表明,使用本文提出的控制器整定方法,在命令输入发生阶跃变化时,控制系统都有很好的动态响应,同时在系统参数发生变化或存在未建模动态时,也能保证系统的稳定鲁棒性.     

带前馈的PID控制回路的控制器性能评估

提出一种评估带前馈的PID控制回路的控制器性能的方法.该方法通过求取在最优前馈和反馈控制器作用下的最小过程输出方差,并将其与实际的输出方差比较,以评估控制器的性能,同时可以得到实现该最小方差的最优PID控制器的参数.仿真结果表明,引入前馈作用可以改善PID控制回路的性能,并且采用本文提出的评估方法可以得到一个合理的评估结果.     

模糊PID控制在直流电机控制器中的应用研究

由于PID控制不能有效克服负载,模型参数的大范围变化及其非线性因素的影响而不能满足高性能调速要求,本文首先对直流电动机的PID控制进行仿真分析,调整PID参数,设计直流调速系统。采用基于遗传算法的PID整定进行改进。分析直流电机的模糊自整定控制,仿真结果表明该控制器对调节对象的参数变化具有较强鲁棒性。     

应用在液化石油气换热系统中的模糊PID控制

通过利用参数整定PID模糊控制器对LPG换热系统中被加热介质丙烷的出口温度进行控制。根据其动态参数和相关经验制定模糊规则,利用模糊规则对PID三个参数Kp、Ki、Kd进行调整,以改善其控制性能,应用MATLAB软件对实际系统进行仿真。结果表明,该控制方法具有超调量小、过渡时间短、适应性强、抗干扰性强等优点。最后,对照实际运行结果验证了模糊PID控制的优越性。     

二次风温与篦速的协调控制技术研究

以某水泥生产线的窑系统和篦冷机系统为研究对象,针对篦速的变化对二次风温产生的复杂影响,传统的PID难以实现对其有效控制的特点,运用常规PID控制和模糊控制理论,设计了模糊自整定PID控制器。仿真结果表明,该模糊PID控制器实现了二次风温与篦速的协调控制,改善了系统的静、动态性能,提高了系统的适应能力和鲁棒性。     

基于LabVIEW的锅炉温度过程控制系统仿真

以经典PID控制算法为理论基础,Lab VIEW为开发平台,实现了锅炉温度控制系统的动态仿真,重点说明了增量式PID控制算法的具体实现方法。该系统能取代传统仪器用于验证PID控制规律的控制特点,完成锅炉温度控制系统的参数整定与调试,节省了硬件投资,具有推广应用价值。     

PID过程控制及其参数整定策略浅析

PID控制方法在自动化过程控制中有着广泛的应用。本文在论述PID控制器原理、控制算法的基础上,重点分析了控制器参数的整定问题,给出了参数整定的有效方法,并介绍了参数自整定的基本实施方法及其研究应用情况。     

模糊PID控制器在无刷直流电机控制系统中的应用

针对传统PID控制依赖被控对象精确的数学模型,应用于无刷直流电机调速难于达到良好的动态响应的缺点,将模糊PID控制器应用于无刷直流电机的控制中,运用模糊控制原理对PID参数进行在线调整。在分析无刷直流电机数学模型和控制方法的基础上,在MATLAB中应用Fuzzy Toolbox和Simulink对无刷直流电机调速系统进行仿真。实验表明,模糊PID控制相对于传统的PID控制具有更好的动态和静态性能,控制精度也大为提高。     

模糊PID控制器的发展

将模糊控制技术和PID控制相结合，可克服常规PID控制器的不足，使PID控制器具有参数自适应能力。介绍了模糊控制器和PID控制器间的关系，从一维、二维及三维模糊控制器的输入－输出形式上，以及解析分析角度出发，可以说模糊控制器人本质上讲是一种非线性PID控制器。还总结了模糊PID控制器的结构。模糊PID控制器可分成两大类，一类由参数可变的PID控制器及一个模糊控制器共同构成，模糊控制器用于完成PID参数的在线整定，控制信号仍由PID控制器生成；另一类直接用模糊控制器来构造、实现PID控制功能。分别归纳了这两类控制器的多种结构形式。最后还对模糊PID控制器的发展进行了展望，提出了模糊PID 控制器结构的选择、控制器参数调整及控制器评价标准的确定这几方面是今后工作的重点。     

模糊PID复合控制在三聚甲醛生产中的应用

三聚甲醛的合成受很多因素的影响与制约,具有大滞后、强耦合、难以建立合适数学模型的特点。传统的PID控制很难达到工艺指标要求。采用模糊PID复合控制方式,通过模糊控制与PID控制的自动切换,偏差较大时采用模糊控制方式,以减小超调量并缩短调节时间;偏差较小时切换至PID控制以消除稳态误差。模糊PID控制将模糊控制动态性能好与PID控制稳态精度高的优点相结合,在生产过程中取得了明显的效果。     

Multiloop PID controller design using partial least squares decoupling structure

The goal of this paper is to identify and control multi-input multi-output (MIMO) processes by means of the dynamic partial least squares (PLS) model, which consists of a memoryless PLS model connected in series with linear dynamic models. Unlike the traditional decoupling MIMO process, the dynamic PLS model can decompose the MIMO process into a multiloop control system in a reduced subspace. Without the decoupler design, the optimal tuning multiloop PID controller based on the concept of general minimum variance and the constrained criteria can be directly and separately applied to each control loop under the proposed PLS modeling structure. Several potential applications using this technique are demonstrated.     

基于PID对角优势补偿阵的过程多变量控制系统设计

化工过程一般为多变量系统,输入输出变量之间往往存在耦合作用,常规分散PID控制系统难以保证控制质量。为了削弱多变量系统的耦合作用,基于对角优势的设计准则,通过在若干频率点加权优化,设计PID动态预补偿阵。然后利用正Nyquist阵列设计法对补偿后的系统设计控制器,基于对角优势系统的Nyquist稳定判据,通过绘制优势度曲线和Gershgorin带判断系统的优势程度,初步确定反馈矩阵的稳定参数范围,再按照单输入单输出系统设计动态补偿器,使得系统满足动态控制品质要求。最后通过示例说明,该方法设计的集中控制系统与分散控制相比,控制性能具有一定的优势,且方法简便,容易实现。     

基于神经网络和多模型的非线性自适应PID控制及应用

针对一类未知的单输入单输出离散非线性系统,提出了基于神经网络和多模型的非线性自适应PID控制方法。该方法由线性自适应PID控制器、神经网络非线性自适应PID控制器以及切换机构组成。采用线性自适应PID控制器可保证闭环系统所有信号有界;采用神经网络非线性自适应PID控制器可改善系统性能;通过引入合理的切换机制,能够在保证闭环系统稳定的同时,提高系统性能。理论分析表明,该方法能够保证闭环系统所有信号有界,如果适当地选择神经网络的结构和参数,系统的跟踪误差将收敛于任意给定的紧集。将所提出的方法应用于连续搅拌反应釜,仿真结果验证了所提出方法的有效性。由于该方法基于增量式数字PID控制器,在工业过程中有着广阔的应用前景。     

工业过程多变量系统的辅助常规控制设计

利用PID控制器对多变量系统进行控制,主要采取分散常规控制或解耦控制的策略。对于存在耦合的系统,分散常规控制无法消除各变量间的相互扰动,而直接设计动态解耦矩阵有时候会存在困难,静态解耦的效果却并不明显。针对已设计好分散常规控制器的方系统,以解耦为目标和原则,设计多变量系统中分散常规控制方案剩余配对的控制器作为辅助控制器,以频域近似的方法整定其PID参数,实现多输入多输出的控制结构,降低了各变量的相互耦合作用,提高了控制性能。通过对Shell公司的典型控制问题的辅助控制器设计与仿真实验,取得了比原有分散常规控制与静态解耦控制更好的控制效果,验证了控制策略的可行性与有效性。     

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。