基于模型分解算法模型辨识器的设计与应用

介绍了模型辨识器的设计和实际应用.模型辨识器的辨识算法采用基于模型分解方法的辨识算法,软件设计上采用模块化的程序设计原则.辨识器从实用性出发,注重辨识的速度、简洁,可以方便给出系统对象的阶次、参数和时延的无偏估计,可以灵活地对多变量系统进行辨识,辨识出的模型有利于控制器的设计.还对一个实际的装置进行了应用研究,获得的结果是精确的,说明了该软件的有效性和实用性.     

分数阶PI^λD^μ控制器控制性能的研究

现实控制系统研究中存在很多分数阶系统,因此对系统提出了分数阶PI~λD~μ控制器,控制器将传统整数阶PID控制器的微分与积分阶数扩展到分数,增加了两个参数微分阶数μ和积分阶数λ.为了对比研究分数阶系统分别在分数阶PI~λD~μ控制器控制下和在整数阶PID控制器控制下的系统性能,针对一个典型的分数阶系统,分别设计两类控制器,再进行性能比较.实验仿真结果表明,与整数阶PID控制器相比,该系统在分数阶PI~λD~μ控制器控制下整个闭环系统具备较好的动、静态性能,并且鲁棒性较强,说明分数阶PI~λD~μ控制器控制性能的优越性以及当被控系统为分数阶系统时应该设计分数阶PI~λD~μ控制器.     

分数阶系统的分数阶PID 控制器设计

对于一些复杂的实际系统,用分数阶微积分方程建模要比整数阶模型更简洁准确.分数阶微积分也为描述动态过程提供了一个很好的工具.对于分数阶模型需要提出相应的分数阶控制器来提高控制效果.本文针对分数阶受控对象,提出了一种分数阶PID控制器的设计方法.并用具体实例演示了对于分数阶系统模型,采用分数阶控制器比采用古典的PID控制器取得更好的效果.     

基于控制器与辨识器的转台系统设计

为改善三轴转台系统性能.结合传统控制方法与神经网络控制,提出一种基于RBF辨识转台系统的CMAC神经网络与PID并行的复合控制算法.算法采用RBF辨识对象模型,CMAC实现前馈控制,并实现PID控制参数的在线整定和优化.也给出了CMAC控制器算法和系统辨识的RBF网络算法.以某转台模型为对象,仿真结果表明算法具有了传统控制的优点,进一步也证明了算法的可行性和优越性,且具有了更强的适应性和鲁棒性,能更为有效地应用于转台系统中.     

一类工业过程的PID控制器整定方法

PID调节器具有结构简单、适应性强、不依赖于被控对象的精确模型、鲁棒性较强等优点。控制器的性能直接关系到生产过程的平稳高效运行以及产品的最终质量。针对一类可用带有纯时间延迟的一阶对象来近似描述的工业过程,本文通过对工业过程现场采集的数据,利用Levenberg-Marquardt最小二乘拟合法辨识出被控对象的数学模型,进而根据典型PID控制器的参数整定方法求出PID控制器的参数。通过对一个典型工业对象的仿真研究,结果表明所提出的方法简单有效。     

不同阶分数阶混沌系统的同步与参数辨识

针对不确定分数阶混沌系统的同步和参数辨识问题,提出一种新的方法,即用不同阶分数阶系统来同步和参数辨识.利用主动控制和预控制量方法,基于分数阶混沌系统稳定性理论和自适应控制理论,设计控制器,实现不同阶分数阶混沌系统之间的同步和参数辨识.理论和仿真结果实现了不同阶Chen 系统间的同步和辨识,表明了该方法的有效性.     

自适应的时变比例增益的预测PID控制器

为了利用PID控制获得先进的控制性能,将广义预测控制(GPC)用于PID参数的实时优化,在此基础上提出了一种新的基于GPC的自适应PID控制器的设计方法.该PID控制器具有时变的比例增益,并且PID控制器的设计利用了GPC的未来参考输入.因此,GPC控制律能由设计的PID控制器精确实现.为使GPC控制器稳定地获得比例增益,采用了基于互质因子分解扩展的强稳定GPC,独立于利用标准GPC设计的闭环系统而重新设计GPC控制器,保证了闭环系统的稳定性.此外,利用递推最小二乘法对系统进行在线辨识,修正模型参数,增强了系统的抗扰性.以一阶时滞非最小相位系统为被控对象,在Matlab中对该设计方法进行了仿真,仿真结果验证了该方法的有效性.     

几种PID控制器设计方法的比较

现代过程工业中PID控制器的使用仍然占据统治地位.文章针对被控对象模型未知的情况,给系统加入白噪声,测得输出数据,通过输入输出数据估计模型阶次与延迟时间,从而得到被控对象模型.仿真结果表明,辨识模型能较好地反映原过程的动态特性.在此基础上,利用内模法、直接综合法及频域法这三种方法进行了PID控制器的设计,同时用随机性能指标和确定性指标对系统性能进行了评价.根据评价结果,对这三种PID控制器设计方法的适用条件给出了一些建议.     

分数阶PD控制器在时滞伺服系统中的研究

分数阶微积分理论的发展推动了分数阶微积分在各个领域的广泛应用,分数阶控制算法的研究也成为近几年的研究热点.目前分数阶控制理论的研究主要集中在理论分析,对于目前所研究的这类工程性较强的控制对象,成熟的研究成果较少.针对实际工程中含有时滞的伺服系统模型,将Flat phase法和系统稳定性裕度条件相结合,设计了分数阶PD控制器.此PD控制器结构简单,对参数变化稳定性好,控制精度高.为了对比仿真实验,文章还设计了整数阶PID控制器.仿真结果表明,分数阶控制器比传统整数阶PID控制器的控制精度更高,鲁棒性更好.     

多变量解耦控制系统设计与仿真北大核心CSCD

工业生产过程中,被控系统越来越复杂,需要控制的变量通常不止一对,而且相互耦合,较成熟的线性多变量控制理论与设计方法已难以满足实际的多变量生产过程控制。本文针对多变量强耦合带有延迟环节的被控系统,研究了一种简化的串联前馈补偿解耦控制器设计方法。根据被控对象的辨识模型,设计串联前馈补偿解耦器,使系统解耦成单输入单输出模型,进而分别对解耦后输入输出模型设计PID控制器,整定PID控制器参数。仿真结果表明该方法具有较好的解耦能力和鲁棒性,算法简单,易于实现。     

陀螺仪温度的模糊控制系统

为了提高陀螺仪温度控制系统的动态性能和控制精度,对传统的PID算法存在的不足进行了分析,提出了基于C8051F120单片机的陀螺仪温度模糊控制系统的设计方法,包括系统的硬件设计、软件设计和模糊控制器设计的方法;并通过计算机仿真和现场调试,结果表明模糊控制器比PID控制器具有更高的稳态精度和更快的动态响应速度.在系统设计中,所采取的软、硬件设计措施及模糊控制器的设计方法具有一定通用性,也可以应用到其它设备的温度控制系统中.     

Maximum sensitivity based fractional IMC–PID controller design for non-integer order system with time delay

A simple approach with a small number of tuning parameters is a key goal in fractional order controller design. Recently there have been a number of limited attempts to bring about improvements in these areas. In this paper, a new design method for a fractional order PID controller based on internal model control (IMC) is proposed to handle non-integer order systems with time delay. In order to reduce the number of tuning parameters and mitigate the impact of time delay, the fractional order internal model control scheme is used. Considering the robustness of the control system with respect to process variations and model uncertainty, maximum sensitivity is applied to the tuning of the parameters. The resulting controller has the structure of a fractional order PID which is cascaded with a filter. This is named a fractional IMC–PID controller. Numerical results are given to show the efficiency of the proposed controller.     

一种基于规则和学习算法设计的电力系统智能PID控制器

提出了一种基于规则和学习算法设计的电力系统智能ＰＩＤ控制器的设计方法。通过对固定参数电力系统ＰＩＤ控制器性能的研究，验证并获得了一些关于电力系统电压和稳定性控制协调与鲁棒性的结论。在此基础上，研制出一种智能ＰＩＤ控制器，它由基于规则的开关控制和基于学习控制的算法组成。在单机无穷大电力系统中应用的非线性仿真表明，这种智能ＰＩＤ控制器满足电力系统电压和稳定性协调控制的要求，且具有较强的鲁棒性。     

基于遗传算法的双旋翼系统的PID控制器设计

双旋翼多输入多输出系统是一套具有复杂非线性和强交叉耦合性的控制系统实验装置,难以进行控制参数的整定。而遗传算法对问题的依赖性小,适合复杂非线性系统的参数寻优。文中利用遗传算法,借助Matlab语言和Simulink仿真模型,实现了双旋翼多输入多输出系统PID控制器的设计。仿真结果表明,该控制器是有效的。     

PID控制的应用与理论依据

PID控制是自动控制中产生最早，应用最广的一种控制方法，从PID控制的结构形式，实际控制工程需求和实现条件分析了PID控制的独特优点，同时又介绍了二阶线性定常系统PID控制器的设计方法，叙述了高阶线性定常系统的特征建模原理，重点分析和推导了基于特征模型的带消除静差的二次型最优控制设计方法，证明了高阶线性定常系统和一大批非线性系统能用PID控制器实现位置恒值控制的基本原理，为随输出状态不同而选择不同P，I，D参数等各种人工调节方法提供了合理性解释，最后说明了PID控制器结构是智能控制的一种最基础单元。     

A new software tool for synthesis of linear PID controllers

A new versatile software utility for synthesis of linear PID controllers is described, and the software listing is presented. The software is in the MATLAB environment. Closed-form PID controller gain design equations are developed. The design approach is systematic, and it is based on frequency matching technique with a model matching criteria. The objective is to design a closed-loop feedback system with a PID controller whose dynamic and static behavior would mimic a user-defined reference linear model. The design procedure is automated via a new MATLAB command. The software also has applications in synthesis of nonlinear PID controllers. Because the design equations are of a closed form, the speed of calculations is high; therefore, design software may be used in designing self-tuning adaptive PID controllers.     

基于模糊-PID的高空台液压加载系统智能控制

为了改善航空发动机高空模拟试车台(简称高空台)液压加载系统的控制性能,解决手动调节控制精度低且闭环控制快速性较差的问题,提出了一种将开环模糊控制与闭环PID控制相结合的智能复合控制方法。首先,结合高空台液压加载试验特点和设备特性,利用真实试验数据基于最小二乘系统辨识搭建了系统的分段线性模型。其次,使用频域法设计参数调度的PID控制器,解决了手动调节控制精度低的问题。最后,结合试验操作人员提供的经验知识和历史试验数据结论搭建了模糊开环控制器,设计控制器选择模块和积分补偿模块,将模糊开环控制器与闭环PID控制器相结合形成智能复合控制器。通过仿真验证得出,智能复合控制器的控制效果在精度上明显优于人工手动调节,在快速性上明显优于PID控制器,调节时间缩短了39%～87%。     

一种航空发动机导叶角度调节器控制方法研究

航空发动机静子导流叶片角度数字电子控制系统的性能和可靠性对发动机的正常工作十分重要;为获得发动机的最优性能,提高飞行可靠性,并保证压气机工作稳定性,文章提出了一种基于RBF (Radial Basis Function)神经网络的PID控制器,构建了3层神经网络数学模型;在AMESim软件平台上,建立了该航空发动机导叶控制系统的数学模型,在Matlab/Simulink中搭建了RBF神经网络控制器;仿真结果表明,在相同参数设置下,本文所设计的控制器与传统PID控制器相比能够实现导叶角度调节器作动筒位移的更加快速、精确控制,表明该控制器设计方法是可行、有效的.