对角CARIMA模型多变量广义预测近似解耦控制

针对多变量系统中存在的强耦合,提出基于对角CARIMA模型的多变量广义预测控制近似解耦算法.根据对角CARIMA模型中的A和C矩阵为对角形式的特点,将多输入多输出系统分解为多个多输入单输出系统进行预测和控制,一定程度上降低了变量之间的耦合性.根据模型预测值与参考轨迹之间的偏差实时调整目标函数中跟踪误差的加权系数,达到进一步降低各个回路之间耦合的目的.加权系数调整的基本原则是,每个输出跟踪误差的加权系数是由其他输出在同时刻偏离参考轨迹的加权误差平方和构成.当某个输出偏离目标值时,其他输出的跟踪误差权值相对增大,以避免输出之间的相互扰动,达到近似解耦的目的.利用单变量GPC、多变量MGPC、基于设定值观测器解耦的MGPC以及提出的近似解耦方法,分别对温室温度和相对湿度控制系统进行仿真实验.仿真结果显示,近似解耦算法控制平稳,输出变量之间的相互扰动显著降低.     

多变量解耦双自由度PID控制系统设计

为了解决多变量时滞过程解耦器结构复杂且不能解析设计、控制器不易兼顾控制性能和鲁棒性的问题,提出一种新的解耦双自由度PID控制系统设计方法.针对时滞过程改进了Cai所提出的正则化解耦方法:从能量功率谱的角度重新解释并构造结构简单的解耦矩阵;将系统解耦成单回路后,采用双自由度PID结构设计各回路控制器.典型工业过程实例验证了设计的简单性和性能的有效性.采用该方法,解耦传递函数矩阵可以解析求解,双自由度PID控制器能够有效改善各回路高频段的解耦性能,获得良好的设定值跟踪性能和扰动抑制能力,并且可以方便地应用于控制现场.     

熔融碳酸盐燃料电池/燃气轮机混合发电系统的温度解耦控制

通过对熔融碳酸盐燃料电池/燃气轮机混合发电系统温度控制系统的研究分析,提出了对多变量系统进行解耦控制的方法.在解耦控制器的设计方面,采用了基于准对角递归神经网络的双变量动态解耦PID控制法.仿真结果表明,所设计的解耦控制器能使得系统各部件在期望温度范围内运行.     

一类多输入多输出系统的容错控制设计

通过对多输入多输出（MIMO）多变量反馈控制系统在某环节发生故障或失效时的系统稳定性分析,得出系统稳定性与其回差矩阵有关。提出了针对一类开环传递函数矩阵对象为本质稳定及解耦后仍是本质稳定时系统的冗余设计方法。通过控制律的重构,能有效解决环节发生故障或失效时系统稳定性的问题,达到对复杂控制系统实现容错控制的目的。仿真结果表明该冗余设计方法是可行的。     

单位矩阵法与对角矩阵法在双变量控制系统解耦中的应用——兼与孙优贤等同志商榷

本文从理论上分析了单位矩阵法与对角矩阵法用于双变量控制系统解耦设计时的情形,指出了单位矩阵法所表现出来的一些缺点都能为对角矩阵法所克服,为此,从控制理论观点看,对于实现多变量控制计统的解耦而言,很难认为单位矩阵综合法优于对角矩阵综合法。     

焦炉集气管压力系统的非线性PID控制

对于多变量耦合且存在时变性的焦炉集气管压力系统,提出了一种非线性PID的控制方法。采用对角阵解耦方法来进行解耦控制,对于解耦后的单输入单输出系统采用非线性PID控制算法,设置不同的PID调节参数,来应对不同的操作工况,使系统快速脱离高压或低压等不稳定状态。仿真结果表明,该控制策略不仅解决了焦炉集气管压力系统之间的耦合问题,也提高了系统对复杂多变的工况的适应性和鲁棒性,可以保证焦炉集气管压力稳定在现场工艺要求的范围内。     

球磨机制粉系统的多变量解耦PID控制

中储式钢球磨煤机制粉系统具有多变量、强耦合、大惯性等特点,使用常规的PID控制回路进行控制无法取得理想效果。针对这种情况,提出了一种解耦PID控制策略。该方案在PID回路中加入解耦补偿器,以实现对多变量的解耦控制。仿真试验表明,该策略有效地解决了多变量的耦合问题,取得了较好的控制效果。     

球磨机制粉系统的多变量解耦PID控制

中储式钢球磨煤机制粉系统具有多变量、强耦合、大惯性等特点,使用常规的PID控制回路进行控制无法取得理想效果.针对这种情况,提出了一种解耦PID控制策略.该方案在PID回路中加入解耦补偿器,以实现对多变量的解耦控制.仿真试验表明,该策略有效地解决了多变量的耦合问题,取得了较好的控制效果.     

预期动态法在四水箱液位控制中的应用

针对实际生产中常见的双输入双输出过程,基于单位反馈闭环控制结构,根据前馈补偿的思想设计全解耦控制器矩阵,结合二自由度PID/PI预期动态法（DDE）鲁棒性强的特性,设计PID/PI解耦控制方案。同时,对于实际中常见的加性和乘性不确定性干扰,分析了控制系统保证鲁棒稳定性的充要条件,给出了基于谱半径判据的判定方法。本文借助英国Feedback 33-040s Coupled Tanks四水箱实验装置,对四水箱液位实时控制设计PI解耦控制器方案。实验结果表明：该方案能够使系统各路输出响应之间实现有效解耦,可对水箱液位进行有效控制,显著地提高了多变量关联系统的控制性能。     

基于神经网络的除氧器水位解耦控制

基于神经网络的PID控制,针对电厂除氧器被控对象的耦合特性,提出了一种比例、积分和微分参数在线自整定的神经网络PID控制算法,结合神经元补偿解耦网络,用来消除除氧器水位与凝泵出口压力之间的耦合影响,实现对除氧器水位系统的解耦控制。仿真结果表明控制系统基本消除了耦合变量之间的耦合作用,消除了系统输出的稳态误差,大大改善了系统的调节品质。     

基于幅相裕度参数整定的二自由度IMC-PID导引头伺服系统设计

针对电视跟踪导引头光电平台伺服系统高精度,高频响,鲁棒性和可靠性的设计要求,提出并推导了一种基于幅相裕度参数整定的二自由度内模PID鲁棒控制的方法(IMC-PID).其特点是将PID控制、Smith预估控制、线性二次最优反馈控制等归纳到同一构架之下.利用幅相裕度整定控制器参数,增强了系统的实用性和鲁棒性.同时,文中给出了光电平台的伺服系统组成与硬件构成.仿真和实验表明,二自由度内模PID控制算法具有很好的跟踪特性和抗干扰特性,可以很好的满足系统的各项控制指标.     

积分时滞对象的一种内模PID鲁棒控制方法

针对工业系统中常见的具有积分和时滞特性的过程对象,基于内模控制原理,将IMC-PID(internal model control-proportional integral derivative)控制器参数整定与鲁棒控制相结合,设计一种IMC-PID控制器参数的鲁棒整定方法。通过一阶环节逼近积分环节,采用泰勒公式逼近时滞项,推导得到IMC-PID控制器参数的设计公式。并基于鲁棒性能指标给出了简单的参数整定解析表达式,实现IMC-PID控制器的鲁棒整定。仿真结果表明,基于鲁棒性能指标的IMC-PID控制方法克服了常规方法中参数整定的盲目性,可使系统同时获得良好的动态响应性能和鲁棒性。     

IMC based robust PID controller tuning for disturbance rejection

It is well-known that the IMC-PID controller tuning gives fast and improved set point response but slow disturbance rejection. A modification has been proposed in IMC-PID tuning rule for the improved disturbance rejection. For the modified IMC-PID tuning rule, a method has been developed to obtain the IMC-PID setting in closed-loop mode without acquiring detailed information of the process. The proposed method is based on the closed-loop step set point experiment using a proportional only controller with gain K_(c0). It is the direct approach to find the PID controller setting similar to classical Ziegler-Nichols closed-loop method. Based on simulations of a wide range of first-order with delay processes, a simple correlation has been derived to obtain the modified IMC-PID controller settings from closed-loop experiment. In this method, controller gain is a function of the overshoot obtained in the closed loop set point experiment. The integral and derivative time is mainly a function of the time to reach the first peak(overshoot). Simulation has been conducted for the broad class of processes and the controllers were tuned to have the same degree of robustness by measuring the maximum sensitivity, Ms, in order to obtain a reasonable comparison. The PID controller settings obtained in the proposed tuning method show better performance and robustness with other two-step tuning methods for the broad class of processes. It has also been applied to temperature control loop in distillation column model. The result has been compared to the open loop tuning method where it gives robust and fast response.     

基于ITAE标准函数的纯滞后系统控制

针对纯滞后控制对象,提出了一种基于ITAE标准优化函数的控制器设计方法,将控制器和对象构成的闭环传递函数等效为具有ITAE控制指标的ITAE最佳传递函数,从而求解出控制器参数.对于纯滞后对象,利用一阶Pade近似式来近似纯滞后环节,给出了改进后的系统模型,利用ITAE控制器在模型匹配和失配情况下进行了仿真研究,结果表明:所提出的设计算法简便实用,避免了复杂的参数在线调整过程,在系统模型发生摄动的情况下,均有着较传统PID控制更好的稳定性和鲁棒性,显示了这一设计方法较好的应用前景.     

IMC-PID tuning method based on sensitivity specification for process with time-delay

To overcome the deficiencies addressed in the conventional PID control and improve the dynamic performance and robustness of the system,a simple design and parameters tuning approach of internal model control-PID(IMC-PID) controller was proposed for the first order plus time-delay(FOPTD) process and the second order plus time-delay(SOPTD) process.By approximating the time-delay term of the process model with the first-order Taylor series,the expressions for IMC-PID controller parameters were derived,and the...     

内模PID控制器在云台伺服系统中的应用

针对SG-5452460005-15W型永磁式直流减速电动机驱动的YP3091型摄像机云台伺服系统,建立了数学模型,并基于内模控制原理设计了一种新型PID控制器。该控制器设计方便,只有一个可调参数。仿真结果表明：系统的水平跟踪和仰俯跟踪误差均方根分别为0.15 mrad和0.32 mrad。与传统PID控制器相比,在内模PID控制器参数调节方面,系统跟踪响应快,精度高,抗干扰能力强,鲁棒性好。     

DMPIC-PID串级过热汽温控制系统

通过将动态矩阵比例积分控制算法与串级控制相结合,提出了一种新的火电厂锅炉过热汽温控制方案.将这种方法应用于主汽温控制可以有效克服过热汽温对象的大滞后和大惯性,并能够消弱对象在运行中参数变化的影响,获得良好的控制品质.仿真试验表明:这种方案可使系统具有较强的鲁棒性和良好的控制品质,具有很好的实用价值.     

数字PID控制系统的鲁棒性分析与设计

分析了数字PID控制系统的鲁棒稳定性,给出了鲁棒稳定的必要条件,证明了此必要条件与采样周期无关,并指出了数字PID调节器的局限性。提出了一种采用约束寻优方法选取数字PID参数的方法,该方法兼顾了性能指标和鲁棒稳定性要求。这种设计方法直接利用模型不确定性函数,设计出具有明确鲁棒性范围的控制系统。     

基于多容惯性标准传递函数的锅炉内胆水温PID控制

提出了一种PID控制器的多容惯性标准传递函数设计方法,并采用Matlab中的Simulink平台,构建了典型串联校正型PID控制系统的仿真试验系统.仿真结果显示,基于多容惯性标准传递函数的PID控制具有无超调、鲁棒性强等优点,有效提高了系统的控制效果.     

纯滞后系统的模糊复合控制方法

针对具有纯时间滞后的系统,分析了PID算法、Smith预估算法以及模糊控制的不足,由此提出了一种新的模糊复合型控制器,该控制器是基于Smith预估的模糊-PID控制器,利用Smith预估算法克服纯滞后,利用模糊控制来提高系统的鲁棒性,而在稳态阶段则切换为PID控制来提高控制精度.在模型匹配和失配情况下进行了仿真研究,结果表明该复合型控制器既具有模糊控制较强的鲁棒性,又具有PID控制精度高的特点,尤其是在模型失配时表现出良好的稳定性和鲁棒性,对于大时间滞后系统是一种实用而简便的控制方法.