Design of PID controller with incomplete derivation based on differential evolution algorithm

To determine the optimal or near optimal parameters of PID controller with incomplete derivation, a novel design method based on differential evolution （DE） algorithm is presented. The controller is called DE-PID controller. To overcome the disadvantages of the integral performance criteria in the frequency domain such as IAE, ISE, and ITSE, a new performance criterion in the time domain is proposed. The optimization procedures employing the DE algorithm to search the optimal or near optimal PID controller parameters of a control system are demonstrated in detail. Three typical control systems are chosen to test and evaluate the adaptation and robustness of the proposed DE-PID controller. The simulation results show that the proposed approach has superior features of easy implementation, stable convergence characteristic, and good computational efficiency. Compared with the ZN, GA, and ASA, the proposed design method is indeed more efficient and robust in improving the step response of a control system.

交流伺服系统中一种FUZZY-PID控制器

针对交流伺服系统存在参数时变,负载扰动以及交流电动机自身和被控对象的严重非线性特性、强耦合性等不确定因素,采用传统的控制方法无法满足控制要求。提出了一种FUZZY-PID控制算法,靠近平衡点的位置采用PID算法,远离平衡点采用模糊控制算法。实验结果表明,系统的控制效果良好,具有一定的实用价值。

基于反步自适应分数阶PID的四旋翼控制

为强化四旋翼无人机在受到自然风干扰情况下的抗干扰能力以及鲁棒性,提出一种将反步自适应控制与改进分数阶PID控制相结合的控制策略。首先分析四旋翼无人机的力学原理,建立受到气流干扰的四旋翼数学模型;然后通过不完全微分与前馈补偿改进传统PID控制器,用于控制四旋翼的外环位置子系统,设计反步自适应控制器用于控制内环姿态子系统,同时通过Lyapunov稳定性理论验证姿态子系统的稳定性;最后在Simulink平台进行仿真实验。实验结果表明,基于反步自适应控制与改进分数阶PID控制相结合的控制策略设计的控制器相较传统PID控制器、反步自适应控制器在快速性、稳定性、准确性方面更具优势。

基于不完全微分PID算法的神经网络控制

有关神经网络PID控制的文献中使用的大都是PID的一般控制算法 ,而性能相对优于一般PID控制算法的不完全微分PID算法则很少用于神经网络控制中。神经网络与不完全微分的PID算法相结合应用于神经网络控制 ,其中神经网络使用的是BP网络和神经元。通过仿真实验 ,证明控制效果良好。

不同结构PID控制性能的分析和比较

PID控制器具有鲁棒性及人工智能性的特点 ,广泛应用于工业过程自动化 .近 1 0多年来在机电一类快速响应的非传统应用领域 ,尤其普通采用PID控制器 ,并移植为人工智能控制器的基本结构模式 .文中分析 4种典型的PID控制器 .研究其控制品质、参数整定及其控制模式的相互关系 ,同时进行仿真试验和讨论 .

轮对标定试验台先进PID压力控制的研究和应用

测力轮对标定试验台主要功能在于垂、横和纵三个方向液压加载力的实现,由于液压系统的非线性、其它方向力和机械结构带来的扰动性,严重影响液压加载过程。在常规PID控制算法的基础之上,综合了积分分离PID控制算法和不完全微分PID控制算法这两种改进PID控制算法,并将改进后的控制算法应用在测力轮对标定试验台的液压加载系统中。试验结果表明,该控制算法能够改善系统的动态性能和稳态精度,同时对于减少超调量、加快响应速度都有很好的促进作用。

不完全微分PID控制的FPGA的研究

介绍了一种不完全微分的PID控制器在FPGA上实现的方法。首先对不完全微分PID控制的原理和设计中使用的算法进行分析,然后,用MATLAB针对特定的被控对象模型进行仿真实验,获得了比较理想的系统输出。最后,利用VHDL语言设计不完全微分PID控制器、A/D和D/A等各个模块,并对各个模块进行设计中的优化处理。实验表明,该设计方案可行的,而且本文的设计既有很快的运行速度,又改善了传统PID控制器的控制性能。

不完全微分PID控制算法研究与仿真实验

阐述了不完全微分PID算法的原理,以及两种微分算法的数学推导算式与控制输出作用比较,并对其进行了相应的MATLAB仿真实验,取得了较好的控制效果。

惯性稳定平台的扰动观测器/不完全微分PID复合控制

为提高惯性稳定平台控制系统的稳态性能,提出了一种扰动观测器与不完全微分PID相结合的复合控制算法。利用扰动观测器将控制系统中存在的外部扰动观测出来并补偿到原系统中,在增强系统扰动抑制能力、提高鲁棒性的同时,提高系统稳定精度。仿真结果表明:扰动观测器/不完全微分PID复合控制算法可显著改善惯性稳定平台的稳态性能,对比于常规PID校正方法,复合控制方法不仅提高了系统的响应速度,而且显著提高系统的扰动抑制能力,提高稳定精度。

基于模糊PID控制的导弹舵机伺服控制器

针对飞航式导弹飞行速度快、作用时间短,加之飞行过程中环境因素复杂等控制难题,提出了一种混合型模糊PID控制算法结合经典PID控制算法的数字式导弹舵机控制方法。控制策略采用位置-速度双环控制,位置环采用混合型模糊PID控制算法,只需获得舵面位置误差及位置误差的改变,即可通过相应的模糊控制算法,使系统的动态性能得到显著的提高,并且该控制算法中的PI单元有效地抑制了系统的超调及稳态误差;速度环采用具有不完全微分结构的经典PI算法,使得系统抗干扰能力得到了提升,有效地改善了系统幅频曲线、相频曲线等频域特性。仿真和地面台架实验均验证了该方法的有效性。

遗传算法优化锅炉汽包水位不完全微分PID参数

工业锅炉汽包水位控制系统具有多扰动、非线性、滞后大的特点,为克服经典的PID控制器难适应复杂多变的锅炉汽水控制系统的缺点,确保水位在给定范围内、降低成本,保证整个网络安全运行。研究了遗传算法优化比例、积分、微分控制(PID控制)策略,并且设计了遗传算法PID控制器,然后对锅炉汽包水位进行控制,并采用不完全微分的方式减少高频干扰对系统的的影响,有效地克服经典PID控制方式的缺点。研究表明,通过MATLAB软件仿真对比证明本系统可以有效克服干扰对水位的影响,控制效果更好,具有更强的自适应能力,可维持水位在给定范围之内,对锅炉正常运行具有重要意义。

船载卫星通信系统中PID算法的应用与探究

在船载卫星通信系统中,最重要的问题就是利用方位、俯仰、横摇的角度误差值控制直流电机实时调整天线姿态,使天线波束中心始终准确地对准卫星。直流电机控制算法的优劣将直接影响到船载卫星通信系统的工作性能,因此对船载卫星通信系统中控制算法的研究就显得非常重要。PID算法原理简单,适应性强,鲁棒性好,非常适合应用于船载卫星通信系统;但它也容易出现积分饱和、抗干扰性差的问题。文中基于上述问题,提出积分分离、积分限幅、不完全积分和不完全微分的改进型PID算法,它不但可以防止产生太大超调,而且加快了响应速度,提高了控制精度和抗干扰能力。

气动比例位置系统速度反馈与不完全微分PID控制

随着气动技术在各个领域的应用日渐广泛,气动比例位置控制系统优化已成为发展的必然趋势。文中建立了气动比例位置系统的数学模型,绘制系统Bode图并验证了其稳定性。通过引入速度反馈,并结合不完全微分型PID对气动比例位置系统的响应时间、精度和稳定性进行分析。仿真结果表明,引入速度反馈的不完全微分型PID校正的系统阶跃响应曲线,对比无校正、普通PID和不完全微分型PID对于阶跃信号的响应,其时间降低2.1 s,稳态误差下降0.22 mm,响应时间和稳态误差皆依次递减,响应过程更加平稳。引入速度反馈的不完全微分型PID校正的正弦追踪误差更小、稳定性更强、追踪效果更佳。该校正方法使系统响应速度大幅度提升的同时,显著增大了系统的精度并改善了系统的动静态特性。

改进PID算法在光电跟踪仪中的应用研究

在光电跟踪仪使用过程中,舰船摇摆等干扰会对跟踪造成影响。由于微分项的作用,使用经典PID控制算法在拐点等位置,伺服系统会有很大的输出,对跟踪造成影响。为避免这种情况,进一步提高光电跟踪仪的跟踪稳定性和精度,在经典PID控制算法的基础上进行改进,在微分环节输出加上数字滤波器,可以有效的避免微分项输出突变引起的跟踪系统不稳定,提高了跟踪精度。在光电跟踪仪的实际应用时此种方法可以改善跟踪性能,证明了此种方法在光电跟踪仪上的有效性。

控制科学与工程学科综合实训实践设计改革研究——基于优化PID的两轮平衡车控制系统设计

本文以工程教育认证为契机,改革控制科学与工程学科的综合实训实践设计,选择自适应寻迹的智能车为研究被控对象,在传统PID控制的基础上,引入不完全微分算法对微分环节进行改进。实验结果表明相比于传统PID控制,该改进的PID算法具有更好的工程实用价值,提高智能车行驶的鲁棒性、稳定性和快速性。

不完全微分型PID算法在电液执行机构控制中的应用

介绍了常规PID算法与常规不完全微分型PID算法的区别,以及常规不完全微分型PID算法的优点及其在电液执行机构控制中的应用。测试结果表明常规不完全微分型PID控制算法具有更好的调节作用。

基于不完全微分的模糊自适应PID算法速度优化控制系统设计

为提高平地机行走作业速度的控制性能,协调解决外界干扰信号对系统造成的影响以及行走作业速度精度滞后和不稳定性问题、将一阶惯性环节加入模糊自适应PID控制器的微分环节中,采用单片机作为行走作业速度的控制中心,提出了基于不完全微分的模糊自适应PID算法速度优化控制系统.最后通过Matlab的Simulink仿真软件,分别将不带PID控制、PID控制和不完全微分模糊自适应PID控制3种方式用于对人为给定速度干扰信号的控制仿真测试,验证了不完全微分模糊自适应PID算法的有效性和可靠性.

神经网络不完全微分PID控制算法的研究与应用

采用BP神经网络在线调整不完全微分PID的三个参数,采用RBF神经网络作为辨识器在线辨识控制输出对控制输入对象变化的灵敏度信息,提高系统的控制精度,进而编制MATLAB程序进行仿真。该算法经仿真测试,结果表明,其控制效果良好,鲁棒性强。

不完全微分PID算法在线材活套控制中的分析与运用

针对普通PID算法在线材活套控制系统运用中存在的缺点,介绍了不完全微分PID算法的原理及设计方法,即在标准PID算法的基础上加入一阶惯性环节来构建不完全微分PID。通过合适的比例、积分、微分参数设置来改善活套系统的动态特性,达到稳定活套套高控制的目的。采用西门子STL语言编辑。实际使用效果表明,微分作用的引入具有超调小,调节过程快,能提高系统调节品质。

腾庆选煤厂重介密度控制系统中数字PID调节器的改进与应用

为解决腾庆选煤厂密度控制系统稳定性与抗干扰性差的问题,在原PI控制系统中引入微分控制,以增加系统的稳定性;引入积分分离法和抗积分饱和法,防止系统产生较大的超调和长时间的波动以及执行机构溢出;对微分项进行不完全微分改进,以提高系统的抗干扰性;在系统中引入死区控制,以避免系统频繁波动。经过技术改进后的控制系统调节速度快,稳定性强,控制精高,满足了现场生产需求。