过热汽温二级模糊鲁棒自调整PID控制器设计

许多过程控制对象的模型结构及参数常常具有随设备运行状态改变而产生较大幅度 变化的特性，或者具有某些不确定性，文章探讨了采用增益配置型模糊PID控制器的参数自 调整的鲁棒设计问题，提出利用二级模糊推理结合系统特征在线辨识实现PID参数动态调整 的控制器设计方法，实例仿真表明该控制器能较好地适应对象动态模型的大幅度变化，保持 较优的鲁棒调节性能．     

深海自持式智能浮标双闭环模糊PID定深控制

针对深海自持式智能浮标运动模型非线性、强耦合性的特点,提出了一种基于双闭环反馈回路的模糊比例-积分-微分（proportion-integral-derivative,PID）定深控制器.根据浮标的浮力调节机构,分析了浮标的运动过程,建立了非线性运动方程.针对外环深度反馈回路,设计了模糊控制器.基于内环速度反馈回路与模糊控制器,设计了联级模糊PID定深控制器.传统PID定深控制器超调量5.6%,最终在目标深度±30 m范围内震荡,而双闭环模糊PID定深控制器在相同的上升时间内,超调量2.0%,深度误差控制在1.0%以内.存在外界扰动的情况下,通过双闭环模糊PID定深控制器的调节,浮标仍可以稳定在目标深度内.仿真结果表明,所建立的双闭环模糊PID定深控制系统具有良好的控制效果和稳定性.     

航空发动机自调整模糊控制器设计研究

航空发动机是一个复杂的非线性控制系统,难以建立精确数学模型,在飞行包线宽广的范围内工作存在不确定性和时变性。模糊控制有利于解决上述问题,而基本模糊控制器一旦被设计,对于模糊规则和综合推理也被确定,但不能调整。为了满足航空发动机复杂多变的控制要求,提出一种规则自调整的方法设计模糊控制系统。采用自组织思想,引入调整因子,实现对模糊规则的自调整功能。通过对航空发动机模型仿真,结果表明,与基本模糊控制器相比,自调整模糊控制器输出调节时间短、速度快、阶跃响应特性好,满足航空发动机控制要求。     

二次调节五轴液压加载系统控制器设计和仿真分析

针对二次调节五轴液压加载系统,建立了系统的方框图模型,根据系统的工作特点,设计了模糊PID控制器.利用Matlab/simulink仿真软件,对系统采用模糊PID控制器和普通PID控制器两种不同情况进行了对比仿真,仿真结果表明:系统无波动时,二者都能满足该系统的工作要求,但是采用模糊PID控制器系统的性能好于普通PID.系统输入产生波动时,只有模糊PID能够较好地抑制波动.     

UC轧机二次型板形缺陷模糊神经网络控制

针对UC轧机中间辊弯辊回路的非线性过程精确控制问题,将模糊控制与神经网络结合,设计模糊神经网络控制器并将其应用于对中间辊弯辊回路的控制中。介绍了由神经网络结构组成的模糊控制器,网络完成模糊化、模糊推理、清晰化操作,模糊规则和系统的输入输出由梯度下降法进行调整。仿真结果表明,这种模糊神经网络控制器能很好地跟踪二次板形的目标设定值,系统的响应快,超调小,鲁棒性强。     

基于神经网络的燃料电池的辨识与模糊控制研究

利用神经网络辨识复杂非线性系统的能力,基于实验的输入输出数据,用神经网络辨识的方法建立起MCFC电堆的神经网络模型,然后基于温度特性输入输出关系设计一个模糊控制器,并用模糊控制器的输入输出样本训练神经网络.仿真结果表明,所设计的控制器用神经网络的计算结构代替模糊规则推理,在速度、自学习、自适应等方面具有灵活、高效的优势,它对不同的系统状态都能调节控制量,将温度较平滑地过渡到理想值.     

模糊自整定PID的航空发动机转速控制研究

航空发动机具有强非线性和强时变性的特点,使用定参数PID方法的转速控制系统的性能在全飞行包线内难以保证.针对上述问题,提出设计模糊自整定PID控制器,利用输入误差及变化率建立一组PID参数在线调整规则,运用模糊推理方法实时进行参数自整定.结合某型航空发动机核心机非线性实时模型,进行转速串级控制硬件在回路仿真.结果表明,提出的模糊自整定PID控制方法实现了控制器参数在线调整,参数切换扰动小,满足全包线内转速控制的指标要求.     

四旋翼无人侦察器轨迹跟踪控制研究

针对在系统动力参数不确定、干扰随机性的情况下,对四旋翼无人侦察器非线性模型进行有效控制的问题,建立了侦察器的动力学模型,并提出了一种基于双层回路的非线性控制器设计方法.其外层回路中设计了基于模糊PID(proportional-integral-derivation)控制的控制器来实现高度和位置跟踪;内层回路中利用滑模控制器来实现姿态稳定控制.仿真结果表明,设计的控制器能够使无人侦察器的运动轨迹和姿态角快速收敛到期望值且稳定在较小的误差范围内,具有较好的适应性和鲁棒性.     

电弧炉电极调节系统 Fuzzy-PD 控制器的仿真研究

该文介绍了采用MATLABV5 .2提供的模糊逻辑工具箱来设计研究电弧炉电极调节系统中的模糊 -PD控制器 ,讨论了在SIMULINK环境下模糊 -PD控制器的参数自调整原理、结构、建立模糊控制规则库和模糊推理方法 ,并给出了仿真结果与结论。     

在线自调整模糊控制器的设计

一、问题的提出模糊控制器的性能在很大程度上取决于所建立的模糊控制规则及其可调整性.因此,模糊控制规则的自调整是提高和改善模糊控制器性能的关键.由于模糊控制器的控制规则以解析形式描述,这就为设计具有在线自调整控制功能的模糊控制器提供了强有力的手段.基于模糊数概念建立了修正因子的模糊数模型,并对其插值.在对量化、比例、积分因子寻优后.能使所设计的模糊控制系统具有在线自调整控制规则的功能并具有良好的动态性能.本文还对模糊数模型有无插值运算两种方案进行了比较,并提供了仿真算例.     

智能厂房温湿度控制系统

首先分析了厂房温湿度控制与一般建筑物空调系统的区别,指出现在流行的空调控制方法不适合厂房温湿度控制;接着提出一种智能温度控制方法,它不需要确定系统的数学模型,用专控制的方法,在不同控制阶段分别采用开关控制,模糊控制和智能ＰＩＤ控制;最后介绍了实行结果。     

A three-loop model-following control structure: theory and implementation

This article presents a novel three-loop control system, which supplements control structures known from the literature as model following control (MFC). The major advantage of the proposed system is its high robustness to process parameter variations; it is much higher than that offered by single-loop or two-loop control systems. Features of the new structure are revealed by a theoretical analysis that has been carried out from the viewpoint of requirements for a force/pose controller of a Stäubli RX60 manipulator. This article shows how the proposed control structure responds to such strong process parameter variations and makes a comparison to results yielded by single-loop control structures.     

模型跟踪广义预测鲁棒自适应控制器

本文采用滤波CARMA模型,基于内模原理,提出了一种新的广义预测鲁棒自适应控制器,并分析了闭环系统性能,在新的控制器中,引入适当的前馈作用,使得跟踪和调节问题解耦,利用部分状态跟踪、模型参考以及极点配置方法解决跟踪问题,利用多步预测滚动优化方法解决调节问题;适当选择滤波器可以保证对平稳随机扰动有满意的响应,减少可调参数对闭环系统响应的影响,增强系统对未建模动态的鲁棒性,仿真结果表明:该控制器对确定性和非平稳随机扰动具有不变性,对系统时延和阶次变化具有鲁棒性,适用于非最小相位和开环不稳定系统。     

自动化技术专题讲座(Ⅳ)──智能控制技术与应用

主要介绍智能控制的原理、结构、类型和应用。     

Stabilization of robot motion and contact force interaction for third-order motor dynamics

An approach to the synthesis of control laws stabilizing motion and force in contact tasks, based on the exponential stability of the closed-loop control system, is described. When using the synthesized control laws, simultaneous stabilization of both motion and force is achieved with a preset quality of the transient responses. The task is solved in a most general form, taking into account the constraints on robot control, its position and the force of interaction of the robot and the environment, and the external perturbations and inaccuracies of the measuring sensors, when the environment dynamics is being described by nonlinear second-order differential equation, and the robot dynamics includes the third-order equations of the robot actuators dynamics.     

专家PID控制在印染过程温度控制中的应用

对于具有较大时滞,非线性和时变性特点的打样机对象(它是印染行业中的一种小型设备),常规PID控制方法往往难以达到良好的控制效果.本文将专家控制器与常规PID控制器相结合,提出了一种智能控制器结构.试验表明,与常规PID控制器相比,该控制器的控制精度有了明显的提高.     

一种专家智能控制器的仿真研究

该文提出一种专家智能控制器（简称为ＥＩ控制器）．该控制器的参数可基于专家知识和过程参数的变化实时进行调整。仿真结果表明对于工业过程中的大纯滞后、非线性、变参数特性能获得较为满意的调节效果。     

六自由度并联机器人分散鲁棒非线性控制

针对六自由度并联机器人动力学特点,提出了一种新型分散鲁棒非线性控制方法.与传统PD控制策略和已有分散鲁棒非线性控制方法相比,由于控制律中增加了广义误差的小数幂项,改进后的方法除保持原方法的优点外,还具有较强的终端收敛能力,能够保证跟踪误差以更快的速度全局一致收敛到一个更小的剩余集.通过选择合适的控制器参数,可使剩余集趋于0.运用Lyapunov方法分析了系统稳定性,给出了系统稳定性条件.最后,仿真结果验证了该方法的有效性.     

Feedforward output-feedback control for continuous exothermic reactors with isotonic kinetics

The robust feedforward (FF) output-feedback (OF) control problem of (possibly open-loop unstable) continuous exothermic jacketed reactors with isotonic kinetics with respect to reactant concentration is considered. The volume, temperature, and concentration must be regulated by manipulating the feed, exit and coolant flowrates on the basis of volume and temperature measurements. The problem is addressed as an interlaced controller-observer design within a constructive control framework. The result is a quasi linear-decentralized (qLD) FF-OF dynamic controller which: (i) recovers (up to observer convergence) the behavior of a robust nonlinear FF-SF controller, (ii) has closed-loop stability conditions coupled with conventional-like tuning guidelines, and (iii) constitutes an add-on to the PI control scheme commonly employed in industrial reactors. The approach is tested with an open-loop unstable reactor example through simulations.     

Multivariable PID control by decoupling

This paper presents a new methodology to design multivariable proportional-integral-derivative (PID) controllers based on decoupling control. The method is presented for general n × n processes. In the design procedure, an ideal decoupling control with integral action is designed to minimise interactions. It depends on the desired open-loop processes that are specified according to realisability conditions and desired closed-loop performance specifications. These realisability conditions are stated and three common cases to define the open-loop processes are studied and proposed. Then, controller elements are approximated to PID structure. From a practical point of view, the wind-up problem is also considered and a new anti-wind-up scheme for multivariable PID controller is proposed. Comparisons with other works demonstrate the effectiveness of the methodology through the use of several simulation examples and an experimental lab process.