针对大滞后系统的改进内模控制算法研究

针对工业过程中较难控制的大滞后系统,提出了一种改进内模控制的方法.方法首先引进导引曲线解决系统快速性与超调之间的矛盾,然后再引进被控对象的参考模型与给定滞后,将导引输出与参考模型取偏差作为控制回路A,再将给定滞后与被控对象取偏差作为控制回路B,最后再基于内模控制的原理分别针对回路A与回路B设计内模控制器,在将二者控制器的输出取和作为总的控制器.上述方法解决了在大滞后系统的情况下传统内模控制很难取得良好的控制效果,并改善了传统内模控制下稳态时间较长的缺点.最后将上述方法与传统PID结合Smith预估控制及传统内模结合Smith预估控制的控制效果进行对比.仿真结果表明,所提控制方法可以有效地改善大滞后对象的控制效果,提高了系统的鲁棒性和抗干扰特性.     

基于两级Smith预估补偿的加热炉温度串级控制

对于具有纯滞后的温度串级控制系统,提出了主副回路基于两级Smith预估补偿的串级控制结构;通过内模-PID整定方法设计了两级Smith预估装置进行补偿控制,仿真证明了方法的有效性。仿真结果表明,该方法能够有效消除纯滞后环节的影响,得到良好的系统鲁棒性和动态控制性能,解决了汽油加氢反应进料加热炉温度串级控制系统中加热炉出口温度的时变性及滞后性等控制难点。     

时变大滞后过程的单神经元内模控制

由于常规smith预估器对被控对象参数和结构的变化十分敏感,这对时变大滞后过程的控制极为不利,为此提出了一种新的单神经元内模控制方案,将改进的智能单神经元PID作为Smith预估的主控制器,并证明了该控制系统的内模结构特性。同时,对单神经元自适应PID的学习规则进行了改进,并采用仿人智能思想对神经元的比例系数进行在线自调整。仿真结果表明,这种控制方法具有超调小、抗干扰能力好和鲁棒性强的优点,对时变大滞后过程是行之有效的。     

大滞后系统数字内模控制器的设计及仿真研究

对于带有严重纯滞后的工业对象,目前的控制策略是史密斯预估控制,或者是内模控制,他们都要使用连续域的数学模型。而在目前的对象辨识中,辨识出来的对象往往是离散形式的数学模型,这就需要连续到离散模型的转换。在转换的过程中,难免会出现一些偏差,使得辨识出来本来就不是很精确的数学模型变得更加偏离实际系统,进而使得控制效果不尽理想。该文针对这种情况,提出一种基于离散对象模型的数字内模控制（DIMC）算法。该算法直接利用对象辨识给出的离散模型,导出离散的内模控制器,直接用于工业生产的计算机控制。仿真结果表明,该方法能克服被控对象参数变化和时滞变化对控制性能的影响,具有很强的鲁棒性能。     

基于PCS7的内模控制器设计与应用

针对工业对象的高阶以及非线性特性,采用二阶加纯滞后模型作为内模控制的内部模型,提出了一种通用内模控制器的设计方法;根据内模控制的原理以及二阶加纯滞后模型的差分方程,推导出通用内模控制器的算法.通过PCS 7 V6.1系统软件中的结构化控制语言SCL将内模控制算法编译成可通用的FB功能块,在西门子过程控制系统PCS7中实现了内模控制;最后利用精度较高的最小二乘法辨识被控对象的模型,将该通用内模控制器应用在工业中普遍使用的高阶大滞后对象换热器的出口温度控制过程中,取得了很好的应用效果;应用表明,内模控制器在工业DCS应用过程中具有高性价比,能有效地拓展内模控制的应用空间.     

聚氯乙烯干燥过程的内模控制

本文针对聚氯乙烯干燥过程的大纯滞后和大惯性特点,介绍了基于内模的PID控制器(IMC-PID)的设计方法.通过实验仿真表明,控制器参数整定简单,具有良好的稳定鲁棒性,可有效改善系统的控制效果.     

基于IMC的PID控制器的设计实现

内模控制（IMC）是一种基于过程数学模型进行控制器设计的新型控制策略。自面世以来,不仅在工业过程控制中获得了成功的应用,而且表现出在控制系统稳定性和鲁棒性理论分析方面的优势,尤其是它仅有一个整定参数,参数调整与系统动态品质和鲁棒性的关系比较明确,采用内模控制原理可以提高PID控制器的设计水平。该文正是从IMC的结构出发,提出了一种简洁的IMC—PID控制器设计思路,并利用MATLAB进行仿真研究。分析发现,该控制器具有常规PID的优点,对于大纯滞后或非线性系统能够很好地工作,可以推广应用于一般工业过程。     

自适应内模控制方法在磨矿过程中的应用

针对磨矿生产过程中球磨机给矿环节存在的大滞后、大惯性、参数时变等特性,提出了一种增益自适应内模控制方法,将内模控制和对象增益参数辨识算法相结合,通过在线辨识被控对象模型的增益参数,对内模控制器和被控时象模型进行校正,以减少模型参数变化和各种干扰对系统的影响.计算机仿真和实际应用效果均表明,与常规PID控制及IMC控制效果相比,该控制方法对于阶跃响应具有超调小、响应时间快、鲁棒性能好等特点,满足磨矿生产过程对控制器性能的要求,实现了球磨机给矿环节的稳定化控制,为选矿过程综合自动化系统的实施奠定了基础.     

双输入双输出时滞过程解耦Smith 控制

针对实际工业过程控制中常见的双输入双输出时滞过程,提出基于Smith预估补偿控制的反向解耦控制器设计方法。通过对系统解耦后的对象采用内模控制思想设计Smith预估控制器,并讨论控制系统对象为一阶加纯滞后（FOPDT）模型下其控制器的实现方法和系统鲁棒稳定性分析。结合实际过程中的模型实例,该解耦控制方案使得系统各路输出响应完全解耦并具有较好的标称性能和鲁棒性。仿真实例验证了该方案的有效性和优越性。     

基于继电辨识的大时滞对象的内模控制

采用改进的饱和继电反馈实验辨识高精度的过程模型，将内模控制与Smith预估控制器相结合，提出了一种适用于大时滞对象的内模控制结构，并按内模控制结构设计控制器。仿真实验表明该控制结构可获得比Smith预估控制更好的动态性能、鲁棒性和抗干扰性能，为大时滞对象的控制提供了一种新的实用方法。     

二次型最优的有限拍内模控制器设计

针对生产中常见的时滞系统采用2自由度内模控制结构,使用计算机离散控制理论以及最优控制理论,提出了一种综合考虑控制能量及跟踪误差二次型最优的有限拍内模控制器设计方法;从而可以有效地保证系统在有限个采样周期内以较小能量实现良好的跟踪性能,提高控制的精度;然后使用Matlab仿真工具,选用一时滞系统实例进行最优有限拍控制器设计并在simulink下进行系统仿真,结果表明该设计方法可行,控制性能好,且控制器设计简单,调节参数少,具有良好的应用前景。     

智能预测控制在工业滞后系统中的应用

为了克服工业滞后系统难以建立准确模型、控制误差大的问题，文章采用基于神经网络的预测控制方法，实现了滞后补偿，提高了抗干扰能力，从而降低了控制误差。仿真结果表明该方法在不引起震荡的同时大大提高了系统的稳定性能。     

一种大时滞系统的无模型自适应控制改进算法

利用无模型自适应控制（Model—freeadaptive control,MFAC）方法仅需要被控对象输入和输出数据,而不需要其他任何信息的优点。针对工业生产过程中普遍存在的大时问滞后的特点,提出针对未知模型的大时滞对象的无模型自适应控制改进算法（Improved MFAC on Large Time—delay System,LTDS-IMFAC）。在改进算法中,在基本无模型自适应控制算法的基础上引入了带有滞后时间的输入变化率的约束项．以此来减小大时间滞后对整个控制过程的影响。通过MATLAB仿真试验证明了改进算法对于大时滞系统的控制具有较好的有效性。     

网络控制系统Smith Fuzzy PID控制器的设计

针对网络控制系统中普遍存在的时延问题,提出了一种将模糊自适应算法和Smith预估补偿算法与常规PID控制器相结合的智能控制策略。该方法充分利用了Smith预估控制算法对带时延系统的良好控制能力,同时利用模糊推理算法实现对PID参数的在线自整定,进一步改善PID控制器的性能。仿真结果表明,基于该智能控制器的网络控制系统克服了传统PID控制超调量大及常规Smith预估补偿过分依赖于被控对象精确数学模型的缺陷,可以有效降低时延对系统性能的不利影响,使被控对象具有良好的动、静态特性。     

Robust output regulation problem for linear time-delay systems

In this paper, we study the robust output regulation problem for linear systems with input time-delay. By extending the internal model design method to linear time-delay systems, we have established solvability conditions for the problem by both dynamic state feedback control and dynamic output feedback control. The advantages of internal model approach over the feedforward design approach are that it can handle perturbations of the uncertain parameters in the plant and the control law, and it does not need to solve the regulator equations.     

控制系统中存在传感器大延迟时的优化研究

传统的Smith预估器较好地解决了前向通道大滞后系统的控制问题,但对于反馈通道中传感器延迟造成的滞后的问题则并不适用。提出了一种改进的Smith预估控制方法,克服了反馈通道中大滞后对于控制系统稳定性的不利影响。仿真结果表明：该方法能够有效地抵消前向通道与反馈通道同时存在的大滞后环节对控制系统稳定性的负面影响。     

针对时滞系统的一般化内模控制方法

为了克服传统反馈控制中标称性能和鲁棒性能之间的矛盾, Zhou提出一般化内模控制方法(Generalized internal model control, GIMC). 然而在实际工业生产中, 控制对象一般都含有时滞环节. 本文针对含有时滞环节的真有理传递函数矩阵对象, 在时滞系统既约分解的基础上, 提出一种针对时滞系统的一般化内模控制方法, 使得一般化内模控制方法能够应用于时滞控制对象. 最后, 为了验证该方法的有效性, 将该控制结构应用于直流电机中, 取得了良好的控制效果.     

一种新的模糊内模预估控制器及应用

对不确定时滞系统, 提出了一种新的模糊内模预估控制方法. 它的最大特点是采用智能化的模糊模型预估器作为被控过程的内部模型, 对实际输出起预测作用, 从而克服时滞对系统带来的不利影响. 同时, 根据预测误差建立一模糊内模控制器, 在线修正、补偿被控过程的模型失配. 数字仿真和电阻炉温度实时控制结果表明, 这种控制方法优于常规控制方法; 有一定的实用前景.