基于反应釜的串级控制系统抗积分饱和研究

在精密化工实验室环境中,温度控制要求精度高、鲁棒性好,采用串级控制系统实现温度控制,但在实验中出现的积分饱和现象会导致整个温度控制系统不稳定。针对这一问题,目前最常用的方法是依据特定条件切除积分作用或采用增量型或速度型算法,但都达不到预期效果。提出一种抗积分饱和方法,在一定条件下重新计算积分值,使积分累积量达到一个合适的值。该方法相比传统的抗积分饱和办法能减小超调量,缩短震荡周期且更早进入稳定状态,具有更好的鲁棒性。

串级控制系统积分饱和分析及处理方法

基于对串级控制系统积分饱和的分析,提出了改变PID2和修改PID1闭锁条件2种抗积分饱和方式,并基于Matlab平台对2种方式进行了仿真分析,结果表明修改PID1闭锁条件的抗积分饱和方式既可有效避免串级控制系统PID1的积分饱和,又能保证PID2的快速调节。

造纸生产积分分离PID串级温度控制器

针对造纸厂流浆箱温度控制存在大滞后的问题,采用积分分离PID串级控制方案,构成温度控制器,不仅及时抑制了扰动,并且有效解决了积分失控带来的弊端,提高了系统稳定性,超调量减小,过渡过程时间缩短。此方法简单实用,易于工程实现,有一定的使用价值。

输入受限的二阶非仿射非线性不确定系统串级自耦PID控制

针对一类输入受限的二阶非仿射非线性不确定系统的控制问题,提出了一种串级自耦PID控制方法。在考虑了系统输入饱和受限的前提下,将二阶系统分为外环广义位移环和内环广义速度环,分别采用自耦PD和自耦PI算法实现串级控制策略。解决了自耦PID控制面对输入信号为阶跃信号时需要设计过渡过程的短板;设计了串级耦合速度因子,并将内外环的可调参数进行了数据拟合,进一步降低了控制器的调参难度,分析并证明了串级自耦PID控制的合理性和稳定性。仿真结果表明,所提控制方法较自耦PID控制不仅响应速度快、鲁棒性更好,而且具有极强的抗干扰能力,在一类二阶非仿射非线性不确定系统的控制领域具有广泛的应用前景。

基于串级线性自抗扰的四旋翼姿态控制方法

针对四旋翼无人机姿态调整过程中,由于参数不确定性及外界环境干扰,往往给姿态控制带来一定困难。本文研究提出一种基于串级线性自抗扰的四旋翼姿态控制方法。首先建立四旋翼无人机的动力学姿态模型,提出采用串级PID双环路控制架构,将姿态控制任务分解为内外两个环路。采用Levant微分器提取控制参量,以强化跟踪能力。此外,对原线性自抗扰控制器进行优化,旨在更好地消除外界随机扰动对系统的影响。利用MATLAB Simulink环境对提出的控制方法进行模拟,结果表明相比传统方法,该方法能更好地抑制系统受扰动引起的影响,增强系统对期望信号的跟踪能力,从而明显提高了四旋翼无人机姿态调整的精度与稳定性,以及四旋翼无人机姿态控制的精度和鲁棒性。

基于串级积分分离PID算法的人造板连续压机温度控制系统

针对单级PID算法在人造板连续压机温度控制中存在的问题,以串级积分分离PID算法为基础,开发包含主、副控制回路的温度控制系统,并设计模块化控制程序和监控界面。现场测试结果表明,串级积分分离PID算法利用主、副控制回路的协同作用,提高压机热压温度的控制精度,体现出较好的实际应用价值。

串级抗扰PID四旋翼飞行器控制系统研究

本文针对四旋翼无人机系统的欠驱动、非线性、强耦合等特点,提出一种基于角速度环与角度环的串级抗扰PID控制系统设计,可以在传统的串级PID架构之下,利用抗扰PID的特点,简化系统控制策略,提高四旋翼飞行器的响应速度,降低四旋翼飞行器的超调量,以优化四旋翼飞行器控制系统。通过传统串级PID与串级抗扰PID的对照实验,证明串级抗扰PID在四旋翼飞行器下拥有更好的稳定性、抗干扰能力及鲁棒性。

基于自抗扰串级控制的蒸汽发生器水位多模型控制方法

提出了基于自抗扰串级控制的蒸汽发生器水位多模型控制方法,其内回路采用比例控制,以快速消除给水扰动,而外回路采用二阶自抗扰控制,利用扩张状态观测器对系统的内扰和外扰实时估计,采用前馈方式给予补偿,并通过非线性反馈控制改善控制系统的快速性和稳定性。原串级控制结构不变,但外回路采用多模型自抗扰控制,从而实现全工况运行的自适应控制。仿真结果表明所提控制方法能实现大范围内平滑、快速、精确控制,其系统的鲁棒性和抗干扰能力优于常规串级PID控制方法。

双变量串级PID板球控制系统的设计与实现

传统单级比例积分微分(proportional-integral-derivative control,PID)控制只适用于单一变量的简单线性对象,不适用于板球系统这种复杂的多变量、非线性系统。基于对板球系统物理模型研究,提出一种基于串级PID的板球控制系统,小球的位置和速度同时作为反馈量,实现对两个变量的同时控制,并设计了板球系统硬件结构,进行了实际验证。测试表明,所提出的板球控制系统调节时间短、超调量小、误差小,且有一定的抗干扰能力。

基于抗积分饱和的风力发电机控制系统

本文针对大中型风力发电机组在不同风况下的起动、低风速和高风速下变速变桨距的运行方式,在桨距角控制原理和成熟的数字PID控制技术基础上,提出了一种新型抗积分饱和的PID调节方式。该方法提高了系统响应的快速性,在风速突变时具有良好的鲁棒性。有助于输出功率的稳定。文中给出了具体的控制方框图和软件算法。该方法具有成本低、控制方法简单等特点,具有良好的实用价值。

二次再热机组汽温系统的串级自抗扰预测控制

为适应当前和未来新能源电力规模化接入电网,火电机组的深度调峰对过热汽温控制提出了更高要求,而常规的串级PID控制方案很难取得满意的控制品质。因此,提出一种动态矩阵控制与自抗扰控制相结合的串级自抗扰预测控制策略,为了克服控制量等不确定性扰动因素以及补偿时滞环节,副回路采用适应于快过程且能对扰动实时估计与补偿的离散型预估自抗扰控制器控制;为了增强系统的设定值跟踪能力和鲁棒性,主回路采用适应于慢过程的动态矩阵控制。以超超临界二次再热机组的汽温模型为仿真对象,各项性能指标计算结果表明,相比于其他串级控制,所提出的控制方法具有更加优良的设定值跟踪、抗扰动和鲁棒性等性能。

基于ADRC-PID串级控制算法的直立智能车

设计以全国大学生“恩智浦”杯智能汽车竞赛为背景,设计了一种基于串级自抗扰控制算法的电磁循迹直立智能车。采用恩智浦MK60DN512ZVLQ10芯片作为核心控制单元,通过采集电磁信号实现路径判断,借助陀螺仪和加速度计采集车身倾角信息,并根据自动控制算法输出PWM信号,最终通过电机实现智能车的转向和动态平衡。

基于前馈PID和LADRC串级控制的四旋翼导航方法

为了改善四旋翼的航线跟踪能力,提出一种基于前馈比例积分微分(PID)和线性自抗扰控制(LADRC)的四旋翼导航算法。该算法建立导航坐标系并将无人机导航分解为航向角、航向速度和偏航位置控制,并采用串级控制提高控制精度,针对系统模型有扰动和有耦合的环节采用LADRC控制,并针对曲线航线的航线跟踪有误差,位置环采用前馈PID控制。仿真和实验结果表明,基于前馈PID和LADRC的串级控制算法相对串级PID控制算法,能消除曲线导航的跟踪误差,降低位置控制误差对曲线跟踪的影响,并有更强的抗干扰能力。

基于RBF神经网络自适应整定燃烧串级控制系统

针对传统的锅炉燃烧串级控制系统采用固定的PID控制参数难以取得满意的控制效果的缺点,引入径向基(RBF)神经网络自适应整定燃烧串级控制系统外回路的PID参数.内回路仍然沿用原来的PI控制方式及控制参数,由RBF网络辨识得到被控对象的Jacobian信息后,根据梯度下降法自适应调整系统外回路的PID控制参数.仿真研究结果表明:新控制算法能够消除控制系统的静态误差;即使被控对象的模型参数发生了很大变化,新控制算法仍然能快速响应蒸汽压力的阶跃扰动,迅速克服燃料量内扰,其控制效果明显优于常规PID串级控制.

航空光电载荷串级动态复合限幅分幅步进控制

在某型面阵分幅步进成像的航空光电载荷中,俯角分幅步进控制系统存在位置给定突变以及电机启停导致机身整体微晃动的问题,使系统调整时间延长超过时序控制并影响成像效果。提出了串级动态复合限幅控制方法,在带有Anti-Windup的主副回路串级控制基础上,根据“一周拍照开始信号”和“位置/速度控制信号”动态规划电压限幅和速度限幅的幅值,实现对步进给定突变的自适应以及根据需要减小机身整体微晃动影响,最终满足载荷时序控制要求。控制实验测试及动态成像实验表明:在该航空光电载荷俯角分幅步进控制系统采用串级动态复合限幅控制后,实现了拍照段步进位置和返程段回位控制的快速性和稳态性能,拍照段位置步进控制的稳态调整时间缩短了26.56%,返程段位置回位控制的稳态调整时间缩短了18.47%。该方法满足载荷时序控制要求,提高了动态成像的横向像移补偿效果。

平整机张力控制的积分饱和及预防

本文介绍了某热镀锌机组平整机的张力控制方案,并通过两个故障案例的分析,对平整机张力控制程序中容易发生的问题进行了剖析,给出了解决方法。

平整机张力控制的积分饱和问题及其对策

本文介绍了某热镀锌机组平整机的张力控制方案,并介绍了两个积分饱和故障案例及解决方案。

自抗扰PID四旋翼飞行器控制方法研究

针对传统PID控制算法不能很好地适应非线性被控系统、鲁棒性较弱、抗扰能力差等缺点,提出了一种基于传统PID控制与自抗扰控制结合的四旋翼飞行器控制方法。在传统PID控制器的基础上,对飞行器姿态解算过程中的不确定因素和外界干扰予以实时的观测和补偿。最后在Simulink中分别搭建传统串级PID控制器和自抗扰PID控制器的仿真模型,通过分析仿真结果得出自抗扰PID控制器的响应时间比传统串级PID控制器快约30%,稳态误差较传统串级PID控制器降低约15%,超调量降低约20%。由此得出自抗扰PID四旋翼飞行器控制方法能够很好地适应四旋翼飞行器非线性系统,达到抑制外界干扰以及补偿系统控制误差的效果。

一种串级汽温控制逻辑优化方法

针对火电机组锅炉过热器汽温纯延迟、大惯性、有自平衡的系统特点,喷水控温作为最有效的办法在控温过程中常常出现减温水阀开关不及时现象,导致汽温控制偏差大,超调严重无法满足生产需要。华能武汉发电公司通过对汽温控制逻辑的优化,经过现场的长期试验,使得过热蒸汽温度自动控制长期可靠投入,大幅度减少了运行人员劳动强度,保障了机组的安全稳定性和经济运行,提高了机组在商业运行的竞争能力。

温控系统中改进的PID算法

对传统的PID控制算法进行了深入的分析,并结合实际工程项目,对原PID算法进行了改进,改进算法基于实际控制对象,先后用到了"变速积分","抗积分饱和","活用微分项","给定值平移"等方法。其中"活用微分项","给定值平移"等方法是笔者自己提出来的。经过实验验证,相比传统PID算法,上述改进方法的综合利用取得了显著效果。