基于多模型IMC-PID的三水箱液位控制算法研究

为解决传统控制算法在对三水箱液位控制时,存在控制时间长,控制效率低的问题,基于多模型IMC-PID设计一种三水箱液位控制算法。通过基于多模型的三水箱模型结构设计、三水箱数据模型参数辨识、IMC-PID控制器设计及参数整定,设计一种全新的控制算法。通过与传统控制算法的应用结果对比得出,新的算法控制时间更短,控制效率更高。

预磨机磨矿系统的IMC-PID串联解耦控制

针对预磨机磨矿系统是一个纯迟延、强耦合的多变量系统,传统的单变量PID控制方法无法满足要求的问题,在满足预磨机设备的粒度生产要求及低功耗的前提下,考虑多种不同因素对磨矿系统的影响,设计了二输入二输出的控制系统,对于系统模型中含有的不确定性时滞环节,根据时滞与时间常数比值情况,选择采用一阶Pade模型近似来对其滞后模型进行转化,进而对模型传递函数进行对角矩阵解耦获得对角传递函数矩阵,并作为内部模型设计出IMC-PID控制器,最后对预磨机系统加入解耦环节的内模控制整定的PID控制系统与常规PID控制系统进行阶跃响应对比仿真验证.结果表明:所设计的加入解耦环节的IMC-PID控制系统具有较强的鲁棒性和满意的调节品质,能有效地解决磨矿系统输出间的耦合和时滞问题,且具有更好的动态性能和抗干扰能力,有很好的工程应用价值.

IMC-PID控制器在炼油厂减压蒸馏装置的应用研究

采用闭环系统辨识算法与鲁棒IMC -PID控制器结合设计新的软件包 ,将该软件包用于炼油厂减压蒸馏装置的操作控制 ,生产运行表明 :该软件包在炼油厂减压蒸馏装置中的应用降低了减压炉出口温度的波动幅度 ,提高了产品质量及收率 ,降低了生产每吨成品油的能耗 。

基于内模控制理论的HVDC IMC-PID控制器设计

分析了内模控制(IMC)理论的优越性,推导了HVDC控制系统的传递函数,在IMC理论基础上设计了直流控制系统IMC-PID控制器。控制系统的性能指标采用平方积分误差值(ISE)衡量,鲁棒稳定性指标采用M值进行评定,在综合考虑两者的基础上进行IMC-PID控制器参数的整定。在MATLAB中搭建标准模型进行数字仿真,结果显示在系统参数发生一定变化时系统仍能够保持稳定,具有较好的动态性能,由此证明了所提设计方法的可行性和有效性。

卧式伺服缸新型结构控制系统的IMC-PID控制器设计

全液压滚切剪是冶金生产线上的重要设备,重载伺服缸是其核心元件,通常需卧式铰接安装输出曲线力。但由于自身重量的影响会导致密封圈摩损、泄漏以至于输出力不足等现象。针对该问题提出了重载卧式伺服液压缸端底连接一个支撑小缸的新型结构,并设计了压力-位置双闭环独立PID控制系统。将内模控制引入到PID控制器设计中,提出IMC-PID控制器,建立滤波器参数与PID控制器参数之间的关系,解决了由于双闭环独立PID整定参数多且复杂的问题。运用Simulink仿真平台,进行IMC-PID与PID仿真对比,其结果表明,IMC-PID能够稳定精准地跟踪给定信号,快速达到目标值,且抗干扰能力强。采用该方法能够有效地改善系统的动态特性,提高系统的鲁棒性,其控制品质优于常规PID,为实际工程提供了重要的理论依据。

IMC-PID鲁棒控制器设计及其在蒸馏装置上的应用

文中提出一种简便的闭环系统辨识算法和内模控制系统的设计方法。该方法便于在DCS上用组态来实现 ,使DCS的PID控制算法方便地转换为IMC PID鲁棒控制算法 ,该系统几乎免维修 ,控制速度快 ,鲁棒性很好。该方法还使闭环辨识算法与IMC PID鲁棒控制器设计结合起来 ,形成一个软件包 ,将它用于常减压蒸馏装置上 ,使控制系统性能与鲁棒性大为提高 ,取得很好的控制效果。

基于幅相裕度参数整定的二自由度IMC-PID导引头伺服系统设计

针对电视跟踪导引头光电平台伺服系统高精度,高频响,鲁棒性和可靠性的设计要求,提出并推导了一种基于幅相裕度参数整定的二自由度内模PID鲁棒控制的方法(IMC-PID).其特点是将PID控制、Smith预估控制、线性二次最优反馈控制等归纳到同一构架之下.利用幅相裕度整定控制器参数,增强了系统的实用性和鲁棒性.同时,文中给出了光电平台的伺服系统组成与硬件构成.仿真和实验表明,二自由度内模PID控制算法具有很好的跟踪特性和抗干扰特性,可以很好的满足系统的各项控制指标.

高阶时滞系统的降阶IMC-PID控制研究

针对一类存在非最小相特性的二阶纯滞后对象,采用一阶Pade逼近,研究基于IMC的先进控制方法,得到一种新型IMC-PID参数整定方法。对于典型高阶时滞对象,先采用最小二乘法将其拟合为工业常见的二阶时滞过程模型,然后采用此IMC-PID方法进行控制器设计研究。仿真结果表明,对于此类高阶时滞对象,该控制方法较经典的PID控制方法有更好的动、静态特性。

两种IMC-PID整定方法的比较

主要针对一阶时滞过程和二阶时滞过程设计的内模控制器,分别用麦克劳林展开法和分子分母相同幂次系数相等法为相应的IMC-PID控制器进行了参数整定。分别选取模型进行了仿真,结果表明:分子分母对应幂次相等法控制效果略优于麦克劳林展开法,两种方法都能取得很好的控制效果。

基于VRFT的IMC-PID方法及其在水厂浊度控制中的仿真研究

针对城市供水出水浊度过程的大惯性、大时滞、非线性以及时变等特点,将虚拟参考反馈整定数据驱动方法引入到IMC-PID控制器的整定中来,提出了一种不基于模型参数的VRFT-IMC参数整定方法。该方法集合了内模控制鲁棒性强和数据驱动控制的自适应性两方面的优点,仿真表明其控制性能优于普通IMC-PID控制器,可望用于出水浊度等复杂过程控制器参数的初始整定和实时自整定。

面向工业过程的IMC-PID控制器设计

按照同阶原则设计了内模控制器。根据闭环系统补灵敏度函数的最大值,从频域角度设计了滤波时间常数,以保证系统具有一定的鲁棒性。在此基础上,根据等效的反馈结构,将内模控制方法引入PID控制器的设计,得到了PID参数的明确解析结果。系统的动态性能和鲁棒性可以通过调节滤波时间常数进行平衡。仿真检验表明,该方法的可实现性强,控制效果良好。

基于神经网络的IMC-PID超声波电机控制

由于常规PID控制器无法有效地控制超声波电机非线性的运行特性,提出了一种基于神经网络的可变增益型内模PID控制(IMC-PID),构建IMC-PID简化PID控制器的参数整定,只需调节其中一个参数,为弥补超声波电机的非线性问题,引入神经网络到控制器中来调节参数。实验基于超声波电机伺服系统,利用该控制系统对行波超声波电机进行控制,得到了控制输入和输出的响应关系,并得出了较小的稳态误差,实验证明对超声波电机特性变化及负载扰动适应能力强。

基于IMC-PID的釜式反应器控制系统综合教学实验的设计

基于系统仿真平台MPCE-1000设计了聚丙烯连续聚合反应CSTR的IMC-PID控制仿真实验系统。在该实验中，首先按照实际工艺流程对实验设备进行相应的连接，接着进行控制方案设计与组态，然后运行控制方案并且进行调试，最后叙述实验步骤，并且对控制方案进行比较与评价。该实验通过简单直观的方法，让学生们了解和掌握如何对一个工业实际系统进行系统辨识，以及通过辨识出的数学模型设计IMC—PID控制器，以便取得更好的控制效果。

盾构近距离施工的IMC-PID控制模型研究

针对盾构近距离施工中变形控制的特点,以变形控制为目标,采用系统控制论的思想和方法,提出一种基于内模控制的IMC-PID参数整定方法的盾构施工控制方法。分析研究盾构施工控制中正面土压力和盾尾注浆两个关键参数对紧邻隧道变形影响的全过程控制模型APLOC。仿真结果显示,此控制模型具有很好的稳定性和鲁棒性。实际控制效果明显,相邻隧道变形控制在5mm之内。

循环流化床锅炉床温系统IMC-PID控制与仿真

尽管工业自动化飞速发展,PID控制仍是应用最广泛的一种实用控制器。各种现代控制技术的出现并没有削弱PID控制器的应用,相反,对于PID控制技术的发展起了很大的推动作用。本文以循环流化床锅炉床温系统作为控制对象,基于内模控制理论,设计了IMC-PID控制系统。对某300MW循环流化床锅炉床温在60%负荷工况进行仿真控制,仿真结果表明其超调量小,过渡时间短,控制效果明显优于常规PID控制。

提升DCS控制性能以实现IMC-PID鲁棒控制

本文介绍了兼顾鲁棒性和性能指标的IMC-PID控制器的设计方法,并通过DCS上的组态来实现这种控制算法,使DCS的PID控制算法提升为IMC-OID鲁棒控制算法、使控制系统性能与鲁棒性大为提高。为便于工业应用,提出一种简便的闭环系统辨识算法,与IMC-PID鲁棒控制器设计结合起来,形成一个软件包,将它用于某厂常减压加热炉上,取得很好的控制效果。

基于稳定裕度的新型IMC-PID整定方法

提出了一种针对稳定过程的内模proportion integration differentiation(IMC-PID)控制器整定方法。通过在频域内保证系统达到期望的相位裕度和幅值裕度,将内模控制器转化成PID控制器。转化过程中选用欧拉公式替代内模控制器分母中的非线性部分,并应用拟合方法得到了内模控制系统中滤波器参数与稳定裕度之间的解析关系。在整个转化过程中没有应用任何近似方法,所以最终得到的PID控制器与经典内模控制器能够取得相同的控制效果。最后通过仿真实例验证了本方法的有效性。

基于PSO算法的增氧灌溉TDF-IMC-PID控制研究

传统的灌溉方式会产生水氧矛盾,从而造成根部不同程度的缺氧,改善作物根部的呼吸环境可提高农作物产量。此次试验地点在新疆农科院乌鲁木齐的试验日光温室中进行,由温室蓄水池供水。以通气量和通气含氧量以及进出水量为影响因素进行单因素试验,试验结果得出:提高气液混合泵的通气量,通气含氧量以及减少进出水量,均会缩短曝气水箱中的氧浓度达到饱和值的时间。结合可行性分析,选择进出水量为控制输入量,并结合相关优化算法对控制器参数进行优化整定,在Matlab平台的仿真结果和相关验证均表明:PSO-TDF-IMC-PID控制器具有较好的控制能力,较常规PID控制,能缩短系统达到稳态的响应时间,增加系统鲁棒性,减少超调量。

采用IMC-PID增强超临界机组功率控制的鲁棒性

介绍了一种机组协调控制系统,其在汽轮机主控回路中采用基于闭环辨识模型的IMC-PID方法,采用该方法解决火电机组功率振荡的问题。该方法首先通过闭环回路的设定值阶跃扰动试验,对测取的试验数据进行频率响应特性辨识,估计闭环控制过程中的频率响应矩阵和变换函数矩阵,用最小二乘法计算得出被控对象的模型。然后基于辨识出的模型,通过使用内部模型控制(IMC)方法,设计出汽轮机主控回路的鲁棒PID控制器。火力发电厂现场实际应用表明:汽轮机主控采用IMC-PID控制器后,具有较好的鲁棒性,能够较好地抵御各种电网的外扰及发电过程内扰的影响,避免机组功率振荡。

基于IMC-PID控制算法的超声波电机控制

超声波电机(USM)是在超声波范围内的机械振的转动驱动器,由于具有低转速高扭矩、体积小、噪声低等优点,广泛应用于医疗设备和其它工业领域。但是由于具有高度非线性的输入/输出特性,所以得到精确的数学模型,这就使控制变得十分困难。本文采用内模控制PID算法(IMC-PID)应用于USM的控制,将传统的P、I、D三参数的整定简化为一个参数,并将经系统辨识后的模型作为控制器的控制模型,提高了控制系统的各种性能。实验结果表明:该算法补偿了超声波电机的非线性和特性的波动,对外界干扰有良好的稳定性和适应性。