基于最大灵敏度的分数阶内模控制器设计

针对分数阶控制器设计参数整定复杂的问题,提出一种基于最大灵敏度的分数阶内模控制器设计方法。采用粒子群优化算法对原系统模型进行简化处理,根据内模控制原理设计分数阶内模控制器;仅通过一个可调参数,实现分数阶内模控制器的快速整定;通过最大灵敏度指标实现分数阶内模控制器的鲁棒整定。仿真结果表明该方法具有良好的控制品质及克服参数摄动的鲁棒性。     

基于虚拟参考反馈校正法的内模控制方法

在系统对象与内部模型误差较大时,内模控制依靠滤波器系数的调整去整定控制器参数,这会牺牲系统的快速性.为解决该问题,文中提出了基于虚拟参考反馈校正法(VRFT)的内模控制方法,同步实现了过程模型的辨识与内模控制器的设计.文中首先建立了内模控制与VRFT的联系;然后基于VRFT对内模控制器进行设计,推导出合理滤波器的具体表达式,利用此滤波器对控制器参数及内部模型参数进行优化,从而使设计的整个内模控制结构与给定的理想传递函数性能一致.仿真实验结果表明,虽然文中所提方法与传统内模控制器设计方法的控制效果比较接近,但前者具有更快的响应速度及更好的跟踪性能,说明文中所提控制方法是有效的.     

基于遗传算法时滞系统的滤波器参数自调整内模控制

对于工业控制过程中的时滞系统,采用内模控制的设计方法,建立了滤波器参数λ的优化自整定;并且研究了利用十进制编码的遗传算法及其具体的遗传操作过程,实现了滤波器参数λ的优化自整定,从而避免了二进制编码所导致的影射误差.仿真结果表明,对于在控制过程中过程模型变化或过程模型与预估模型失配时,通过优化调整内模控制器的滤波器参数λ;可改善系统的控制品质,提高控制系统的鲁棒性,且易于工程实现.     

高阶反向响应过程的分数阶PID控制器设计

针对具有反向响应特性的高阶过程,提出了一种分数阶PID控制器设计方法.为了便于控制器设计,采用一种改进的微粒群优化算法对高阶过程模型进行简化处理,在此基础上,根据内模控制原理设计分数阶PID控制器,该控制器仅有一个可调参数,有效降低了控制器整定的复杂度,并根据最大灵敏度指标推导出控制器参数整定的解析表达式,克服了参数选择的盲目性.仿真结果表明,该方法可使系统具有良好的设定值跟踪、扰动抑制特性以及克服参数摄动的鲁棒性.     

大时滞过程双自由度自整定内模控制

借助双控制器设计技术和继电反馈辨识方法，提出了一种双自由度自整定内模控制器(自整定TDF—IMC)．通过改进的继电反馈辨识方法获得被控对象模型参数，根据所得模型分别设计设定值跟踪IMC和干扰衰减IMC，并给出TDF—IMC滤波时间常数的自整定规则．给出的自整定TDF—IMC不但提高了传统IMC的控制性能和鲁捧性，而且控制器设计同传统IMC类似，设计过程非常简单．     

一种积分时滞过程的内模PID鲁棒整定方法

针对工业系统中普遍存在的积分时滞过程,提出了一种内模PID（比例-积分-微分）控制器设计及鲁棒整定方法.利用一阶环节逼近积分环节,改善了内模控制系统的稳态特性,在此基础上利用一阶泰勒表达式逼近过程模型中的时滞项,得出了内模PID控制器的设计方法,并根据最大灵敏度Ms指标,导出了对控制器可调参数进行鲁棒整定的解析表达式,克服了常规方法中参数整定的盲目性.仿真结果表明该方法可使系统同时获得良好的动态响应性能和鲁棒性.     

一种非最小相位过程的PI-PD控制器整定方法

在工业过程中存在着一种非最小相位过程,这种被控过程的控制难度较大,采用常规的控制方法难以达到满意的控制效果。针对非最小相位过程,基于PI-PD控制结构提出了一种参数整定策略。依据内模控制原理设计PID控制器,再将其分解为PI-PD控制器,并给出控制器的参数整定策略。该控制器中含有两个可调参数,并且都与系统的动态性能及鲁棒性相关。理论分析及仿真结果表明了该策略的有效性。     

一类时滞系统内模控制器设计

针对时滞不确定性被控对象,引入灵敏度函数和滤波器设计内模控制器。利用控制理论中频域分析的方法对控制系统的鲁棒性能和品质性能进行分析,得出频域约束条件,整定内模控制器参数,使控制系统在满足闭环稳定的前提下,同时还满足性能指标的要求。仿真研究表明:该控制器与传统的Cohen-Coon和CHR控制方法相比具有较好的控制性能和鲁棒性,且调整参数少,适合于工程实际应用。     

自整定内模PID控制在非圆销孔加工中的应用

将工业过程控制方法用于微位移压电陶瓷驱动器控制,提出了一种自整定内模PID控制方法.该方法结合内模控制、PID控制和前馈控制,针对非圆销孔加工的特点,采用双环的控制结构,内环主要对控制对象进行等效,提高其动态性能;外环通过时间乘绝对误差的积分(ITAE)优化内模PID的整定参数.鲁棒性分析、仿真及实验表明,系统具有很强鲁棒性,能快速响应,在工作频率低于20 Hz时具有较好跟踪性能,达到了快速跟踪和减少滞环的目的.     

一种分数阶系统的内模控制器设计方法

本文针对分数阶系统,提出一种分数阶内模控制器设计方法.首先采用基于单纯形法的分数阶模型简化方法,对复杂模型进行简化处理.然后将内模控制器设计方法扩展到分数阶系统,针对简化的分数阶模型设计内模控制器,整定滤波器参数.仿真结果表明,本文所提出的模型简化的方法简单有效,基于简化模型所设计的控制器可以使系统获得良好的跟踪特性、扰动抑制特性和鲁棒特性.     

RTD A控制器参数性能分析及在线模糊自整定

为了减少RTD A控制器的参数调节难度，增强其实用性，分析了RTD A控制器中需要整定的4个参数，即系统鲁棒性θR、设定值跟踪θT、干扰抑制θD和全局收敛性θA对系统性能的影响.结果表明：当θT和θA在一定范围内取定值时，对系统控制结果不会产生明显的影响；而θR和θD的整定则能够改善系统模型失配和未知扰动等问题.为此，提出了一种基于模糊逻辑的控制器参数θR和θD的在线自整定方法.该方法首先建立了控制器参数的模糊控制规则，然后，根据模糊控制规则进行模糊推理，实现了参数θR和θD的在线模糊自整定.仿真实验结果表明，与手工设定参数方法相比，本文提出的参数在线模糊自整定方法能够简化参数的整定步骤，提高RTD A控制器的性能.     

一类大时滞过程内模预测控制系统整定

带有大时滞的非自衡单容过程是一类常见的工业过程,也是比较难以控制的一类过程。针对积分加大时滞模型,采用了新型内模预测控制系统结构,给出了在希望的幅值和相角裕量下PI控制器参数的整定方法。设计例子与仿真结果表明,该整定方法具有良好的应用价值。     

大时滞过程基于幅值和相角裕量的系统整定

带有大时滞的单容过程是常见的工业过程,也是较难控制的一类过程。本文针对大时滞的单容过程,采用内模预测控制系统结构,给出了在希望的幅值和相角裕量下PI控制器参数的整定方法。设计例子与仿真结果表明:根据该方法整定的系统有比较理想的稳定性和鲁棒性。     

大时滞二阶过程内模预测控制系统设计

带有大时滞的双容过程是常见的二阶工业过程,由于过大的时滞使系统难以控制。针对一类带有大时滞的双容过程,采用内模控制系统结构,使系统具有良好的抗扰性和鲁棒牲。给出了在希望的幅值和相角裕量下控制器参数的计算方法。设计例子与仿真结果表明,根据该方法设计的系统有比较满意的稳定性和鲁棒性。     

基于新型滤波器的内模控制器设计

针对工业中普遍存在的高阶系统,提出一种基于Butterworth滤波器的内模控制方法.采用低阶系统来近似高阶系统会造成模型误差,同时,传统的PID控制方法及内模控制方法对高阶系统控制均不理想.利用Butter-worth滤波器的理想低通特性,通过将优化改进后的Butterworth滤波器代替传统的内模控制器中的低通滤波器,使得控制系统具有较好的动态特性和稳态特性.仿真研究表明,该方法对高阶系统具有良好的控制性能,当模型失配时具有较强的鲁棒性,适合于高阶系统的控制.     

多变量时滞过程的解耦内模控制及应用

针对工业过程中常见的多变量时滞输入输出系统,基于内模控制结构提出了一种解析解耦内模控制器矩阵的设计方法,该方法设计的内模控制器同时具有解耦器和控制器的作用。其优点是能够实现标称系统输出响应之间的近似或完全解耦,且用遗传算法对于解析模型进行降阶或近似处理,从而简化了推导解耦控制器矩阵的运算量;并可以通过调整内模控制器的滤波器时间常数来补偿被控过程的模型不确定性所导致的控制品质下降。用该方法对国产200MW火电机组带汽—汽换换热器的多变量强耦合再热汽温控制系统进行了控制系统的设计和仿真研究,仿真结果证明了该方法的有效性。并且在过程模型和过程失配时显示了较强的鲁棒性和抗干扰能力。     

矿浆中和过程中基于模型预估模糊自适应控制

氢氧化镍钴矿浆用已有的中和过程闭环控制方法，在受到随机干扰影响的情况下，常会造成终点pH值偏离目标值，影响后续工艺过程的矿浆沉淀性能，降低镍钴氢氧化物的产品质量.提出模型预估与模糊自适应相结合的控制方法，通过模型预估控制尽量消除大滞后带来的影响，采用模糊自适应控制可以及时、有效地调整石灰石浆流量的设定值，采用PI控制器跟踪其设定值，从而满足pH值的工业过程控制要求.在国外某大型氢氧化镍钴冶炼厂的成功应用，表明该方法有效地解决了中和过程存在的大滞后时变等问题，使得氢氧化镍钴矿浆中和过程稳定运行，提高镍钴金属成分的回收率.     

新型解耦控制器的设计及其应用

基于传统的解耦方法和内模控制理论,提出一种采用单位反馈结构的PID/PI解耦控制器的解析设计方法,通过适当地添加补偿项,消除控制器中可能包含的不稳定因素,使得这种新型的解耦控制策略适用于含有多时滞和右半平面零点的双输入双输出系统.该方法克服了现有数值化求解方法的局限性,可在线调节解耦控制器的控制参数,使系统达到较好的动态性能和鲁棒性能.同时,对于存在乘性不确定性的被控过程,分析了控制系统满足标称性能和鲁棒稳定性的充要条件,并由此确定出控制器参数的调节范围.将这种新型的解耦控制策略应用在四容(阶)水箱试验中,仿真验证了其优越性.