时滞系统的最优PID控制与仿真

对过程控制领域中两类典型时滞系统在控制能量存在约束时的最优控制问题作了探讨。定义了一个包含跟踪误差和控制能量在内的积分平方性能指标,针对不同系统运用谱分解的方法最小化该性能指标,从而导出相应的PID控制器的参数整定方法,可使系统在控制能量约束条件下具有最优的控制性能。仿真研究进一步说明了所给方法的有效性。

基于蚁群算法的智能人工腿最优PID控制器设计

以蚁群系统和蚁群算法为基础,提出了一种新的具有不完全微分的最优PID控制器的设计方法。该控制器以系统单位阶跃响应的超调量σ、上升时间tr以及调整时间ts为性能指标,针对给定的控制对象,利用所建立的蚁群算法搜索出一组最优PID参数K i及T d,作为实时控制中PID控制器的参数。该控制器被用于控制智能p,T 仿生人工腿中的执行电机。计算机仿真结果表明,与传统的PID控制器相比,这种基于蚁群算法的最优PID控制器具有良好的动态和稳态性能,可用于控制多种不同的对象和过程。

一种改进的最优PID参数自整定控制方法

为了解决大滞后系统控制难度大的问题,针对非线性、大时变、大延迟的控制对象,设计一种带嵌入式函数的最优PID参数自整定控制方法,通过仿真实验与ISTTE最优准则下最优PID参数自整定控制方法进行了比较,给出仿真波形及其分析,通过仿真实验结果表明该控制方法不仅具有PID控制器高精度、稳定性、鲁棒性高的优点,另外可以缩短系统的调节时间,有效地抑制系统的超调,从而可以有效改善大滞后系统的控制效果。

弹性飞机的混合H_2/H_∞最优PID控制器参数优化

基于弹性飞机的降阶模型设计控制器时需要考虑模型降阶带来的降阶误差,这就需要设计的控制器具有较强的鲁棒性。为此,以某弹性飞机12阶模型为例,研究了基于弹性飞机降阶模型的混合H2/H∞最优PID控制器的参数优化。首先基于平衡截断法得到了6阶降阶模型。然后,根据全阶模型和降阶模型的频域降阶误差选取了合适的鲁棒加权函数。之后,给出了闭环系统跟踪误差H2范数的一种简化计算方法用于H2/H∞优化指标的计算。最后基于差分进化算法进行了混合H2/H∞最优PID控制器的参数寻优。仿真结果表明,与H∞混合灵敏度控制器相比,优化得到的混合H2/H∞最优PID控制器具有更强的鲁棒性,能同时镇定参数和非参数两种不确定性。对弹性形变模态也有较好的抑制作用,刚性模态也取得了很好的响应效果。

时间最优PID控制器参数遗传优化方法的研究

时间最优 PID 控制是一种将 Bang-Bang 控制与 PID 控制相结合的控制方法,参数设定是该控制器设计的核心环节。本文基于人工智能中的遗传算法理论,设计了一套针对时间最优 PID 控制器参数设计的寻优算法,并给出相应的计算机辅助设计方案。运用该方法优化的算法对电加热炉炉温控制系统进行的仿真实验体现了良好的优化效果。

基于最优PID控制的直流脉宽调速系统

介绍了基于 80 98单片机编程来实现最优PID控制的直流脉宽 (PWM )调速系统 ,并且详细论述了该系统的控制方法、结构、参数计算、程序设计等方面的问题。经实践应用证明 ,该系统结构简单 ,调速性能好 ,性能价格比高 ,真正实现了直流调速系统的高精度控制。

纯延迟系统仿人智能控制与最优PID控制对比仿真分析

针对纯延迟对象,给出了仿人智能控制器的基本算法及MATLAB仿真模型,并与传统控制策略(最优PID控制)进行对比仿真研究;对比仿真分析表明,仿人智能控制器具有响应速度快、超调小、鲁棒性好等优点,对大纯滞后对象具有极好的控制效果。

基于最优PID控制的直流脉宽调速系统

介绍了基于8098单片机编程来实现最优PID控制的直流脉宽(PWM)调速系统,并且详细论述了该系统的控制方法、结构、参数计算、程序设计等方面的问题。经实践应用证明,该系统结构简单,调速性能好,性能价格比高,真正实现了直流调速系统的高精度控制。

弹性飞机的混合H_2/H_∞最优PID控制器设计

针对弹性飞机强鲁棒性、低阶次、低增益鲁棒控制器的设计问题,以某弹性飞机12阶模型为研究对象,研究了基于弹性飞机降阶模型的混合H2/H∞最优PID控制器的设计。首先基于平衡截断法得到了6阶降阶模型。然后,根据全阶模型和降阶模型的频域降阶误差选取了合适的鲁棒加权函数。之后,给出了系统跟踪误差的H2范数的一种简化计算方法用于计算H2范数优化设计指标。最后使用粒子群优化算法进行了混合H2/H∞最优PID控制器参数的优化得到了最优PID控制器。仿真结果表明,与H∞混合灵敏度控制器相比,混合H2/H∞最优PID控制器阶次更低,并能同时镇定参数和非参数两种不确定性具有更强的鲁棒性;对弹性形变有较好的抑制作用,对刚性模态也取得了很好的控制效果。

稠油电加热最优PID参数自整定控制方法

稠油油井电加热是油田常用的稠油开采方式之一,针对稠油电加热系统,建立了加热对象的数学模型;通过仿真实验对不同最优准则下进行了比较研究,并给出了仿真波形及其分析,得出时间平方加权的误差平方积分(ISTTE)准则下的控制方法,该法可以缩短系统的调节时间,有效地抑制系统的超调,从而可以提高稠油电加热系统的加热效率.

大滞后系统最优PID参数自整定控制方法

为了解决大滞后系统控制难度大的问题,文章针对非线性、大时变、大延迟的控制对象,设计了一种带嵌入式函数的最优PID参数自整定控制方法,通过仿真实验与ISTTE最优准则下最优PID参数自整定控制方法进行了比较,给出了仿真波形及其分析,通过仿真实验结果表明该控制方法不仅具有PID控制器高精度、稳定性、鲁棒性高的优点,另外可以缩短系统的调节时间,有效地抑制系统的超调,从而可以有效改善大滞后系统的控制效果。

一种基于控制参数化方法的柔性关节机械臂的最优PID参数整定方法

提出了一种基于控制参数化方法的柔性关节机械臂的最优PID参数整定方法.首先,将柔性机械臂的性能指标建模为连续状态不等式约束.然后,将柔性关节机械臂的最优PID参数整定问题转化为含连续状态不等式约束的最优参数选择问题.应用约束转录法结合局部平滑法来处理连续状态不等式约束,从而将含连续状态不等式约束的最优参数选择问题转化为一个标准的可以优化软件包求解的非线性规划问题.最后,通过数值仿真验证了本文提出的方法的有效性.

一种基于控制参数化的双连杆机械臂最优PID参数整定方法

考虑一类双连杆机械臂的PID控制问题,提出一种基于控制参数化的最优PID参数整定方法.首先,把系统的性能指标建模为最优控制中的连续状态不等式约束.其次,将双连杆机械臂的最优PID参数整定问题转化为含连续状态不等式约束的最优参数选择问题.然后,应用约束转录法结合局部平滑法来处理连续状态不等式约束.得到一个标准的最优参数选择问题,且这个标准问题可以用最优控制软件MISER 3.2来求解.由于是基于梯度的方法来求解问题,所以在文中推导了代价函数和经过处理后约束的梯度公式.最后,通过数值仿真验证了提出的方法的有效性.

带恒功率负载的buck变换器的稳定性分析和最优PID控制器设计

建立带恒功率负载的buck变换器模型,针对该模型采用DP算法分析变换器的PID控制器的稳定性空间,得出PID控制稳定域。采用ITAE性能指标为目标函数,在PID稳定域内寻找最优控制参数,得出PID控制器。并通过仿真对其控制效果进行验证。结果表明:该PID控制器和传统方法整定的PID控制比较,有良好的动态和稳定性能,有一定的应用价值。

基于随机差分进化算法的最优PID参数整定方法

针对PID(Proportion Integration Differentiation)控制参数整定方法的经验性,在差分进化算法寻优的基础上,提出一种基于随机差分进化(Stochastic Differential Evolution,SDE)算法的最优PID参数整定方法。将差分进化算法进行改进,引入随机变异和随机学习因子,同时选择精英个体进行交叉,既保证了种群的多样性,又提高了算法的优化速度和精度。以ITAE为误差指标进行差分算法的PID参数整定,通过大量的参数整定结果结合内模PID控制理论,提取出PID参数整定公式。最终结合基于随机差分进化算法的高阶系统用一阶时滞系统近似,解决高阶系统的参数整定。通过Matlab验证,该公式得到了更好的PID整定结果,较普通PID参数整定公式和智能算法PID参数整定效率更高。

电机调速系统的最优PID控制参数方法

为了探究电机调速系统内部关于最优PID的控制参数方法,本文提出选择MATLB作为利用工具箱子以达到优化的目的。确定直流电机作为研究对象的前提下,选择借助最优化工具箱的力量,综合其基本特点,得出相应的满足限制条件要求的优化算法,并开展关于电机调速系统相应的仿真试验,结果证实选择电机调速系统内最优PID控制参数方法是单纯性法中关于参数调节的自寻优法,能够发挥理想的收敛作用,且计算工程量较小,经济性高且操作便捷。

欠阻尼对象的最优 PID 控制器参数整定方法

研究了带有纯延迟的欠阻尼对象最优PID控制器的参数整定及性能鲁棒性评价问题。首先依据频域判据,确定保证闭环系统稳定的PID控制器参数域,然后采用全局寻优的遗传算法,获得ITAE指标最优的PID控制器参数。采用蒙特卡罗随机实验方法,对模型参数在有界范围内摄动时的性能鲁棒性进行了定量的比较和评价。仿真结果表明,本文方法具有良好的动态性能,在对象参数摄动时与极点配置方法和幅值相位裕量方法相比具有较好的性能鲁棒性。

低阶被控过程含延迟的饱和最优PID控制器设计方法

实际控制器的输出信号是有界信号,即控制器输出饱和问题.针对控制器输出饱和问题,本文提出了低阶被控过程含延迟的一种饱和最优PID控制器设计方法.将控制误差及1阶、2阶、3阶微分项,及它们的混合项作为优化性能指标,建立了含有状态约束、稳定性及代数约束的非线性最优控制问题.应用共同李亚普诺夫函数定理与李亚普诺夫定理,约束最优控制问题被转化为非线性约束最优化问题,通过求解相应的非线性约束最优化问题,可获得饱和最优PID控制器参数.仿真结果表明了设计方法的可行性和有效性.

具有不完全微分的最优模糊PID控制器及其在智能人工腿中应用的仿真研究(英文)

提出了一种新的最优模糊PID控制器 ,它由两部分组成 ,即在线模糊推理机构和带有不完全微分的常规PID控制器 .在模糊推理机构中 ,引入了三个可调节因子xp,xi 和xd,其作用是进一步修改和优化模糊推理的结果 ,以使控制器对一个给定对象具有最优的控制效果 .可调节因子的最优值采用ITAE准则及Nelder和Mead提出的柔性多面体最优搜索算法加以确定 .这种PID控制器被用来控制由作者设计的智能人工腿中的一个直流电机 .仿真结果表明该控制器的设计是非常有效的 ,它可被用于控制各种不同的对象和过程 .

时间最优模糊PID控制算法的设计与研究

现代工业生产中的控制对象往往是参数时变、大滞后、强干扰的复杂系统,使用传统PID控制不能取得令人满意的效果。基于模糊控制原理、最大值原理、PID控制理论,融合了时间最优PID、增益调整型模糊PID等控制方法,设计了一套时间最优模糊PID控制算法,并应用该算法面向浮选柱矿浆液位控制系统进行了仿真研究。