基于遗传算法比例积分微分控制器的铅冷快堆堆芯功率控制

比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)控制器对堆芯功率控制过程存在适用性低的问题,而采用遗传算法(genetic algorithm,GA)整定PID控制器参数可以很好地解决此问题。为了实现铅冷快堆堆芯功率的有效控制,基于遗传算法PID控制器,结合堆芯状态空间模型,建立铅冷快堆堆芯功率控制系统,模拟堆芯反应性和堆芯进口温度扰动下系统的响应情况,并与PID控制器的控制结果进行比较。结果表明,外界存在扰动时,引入控制器可使堆芯达到稳定状态,与初始状态偏离较小,且遗传算法PID控制器的控制效果比PID控制器更为显著。

区间比例积分微分控制器理论在制导炸弹控制系统设计中的应用

应用区间多项式及区间系统比例积分微分控制器 (PID)设计理论 ,给出了一种飞行控制系统PID控制器设计方法。该方法同时考虑稳定性指标和时域性能指标。首先求出PID控制器的所有稳定参数集 ,再在该集上得出满足时域性能指标的PID控制器参数区域。只需设计一组控制器参数 ,就可具有较强的适应被控对象参数变化的能力。理论分析和仿真试验结果表明了该方法的可行性。

比例积分微分调节技术在纤维板蒸煮缸料位控制中的应用和优化

使用德国西门子(Siemens)公司的可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC),将比例积分微分(Proportion Integration Differentiation,PID)控制应用于蒸煮缸的料位控制。通过对PID控制过程进行优化,使得料位控制不依赖人工经验调节,控制过程更加稳定可靠。实践证明,这一优化显著稳定了蒸煮时间,后续热磨工艺更优化,合格纤维的占比更高。在连续的生产周期中,经多次采样,应用了优化的PID控制方式之后,合格纤维能够更加稳定地产出。应用优化的PID控制方式,达到了提高纤维质量的目的。

一种适应新型电力系统的加速型工程最速比例 积分控制器

在以新型绿色能源的快速发展为代表的新能源革命的发展进程中,从现有火电机组重要过程控制回路实现深度调峰、快速调频性能的角度,传统的比例积分微分(proportional-integral-derivative,PID)控制技术难以再适应。为此,发明工程最速控制器(engineering fastest controller,EFC),显著提高反馈控制性能,适应目前新型绿色能源快速发展的客观需要。但是构造EFC的工程最速比例积分(engineering fastest proportional-integral,EFPI)控制器存在控制性能相对不高的问题,EFPI难以单独运用,需要针对EFPI存在的问题进行改进;因此提出加速型工程最速跟踪滤波器(acceleration engineering fastest tracking filter,AEFTF),采用AEFTF构造出加速型工程最速比例积分(acceleration engineering fastest proportional-integral,AEFPI)控制器,实现一种工程上的加速型最速控制性能,相对EFPI,有效提高了控制性能。通过将AEFPI与EFPI、最优PI(optimal proportional-integral,OPI)控制进行对比,验证了AEFPI的控制性能明显优于EFPI、OPI。所给出的典型工程应用案例证明:与PI控制相比,AEFPI显著提高了现有火电机组的过程控制性能。AEFPI是EFC的继续深入发展,AEFPI、EFC的快速发展为新能源革命提供动力。

可编程序控制器比例积分微分控制在油田站库生产中的应用

为实现油田五化建设,对联合站进行提升改造,提升信息化集成水平,实现提质增效,将可编程序控制器比例积分微分控制应用于油田站库生产。针对联合站可编程序控制器控制系统,提出联合站三相分离器液位调节的比例积分微分控制方案,实现分离器内液位恒定。通过在油田站库生产中应用可编程序控制器比例积分微分控制,实现了无人值守,降低了人工成本,提高了生产效率,对智能油田的发展建设起到推动作用。

基于图像视觉伺服的模糊比例积分微分控制系统

针对传统比例积分微分(PID)参数难整定、控制性能不理想等问题,将模糊控制理论与PID控制器相结合,构成模糊PID控制器。采用Eye-to-Hand视觉模型,引入图像视觉伺服机制,通过图像获取误差信号来实现对PID控制器三个参数Kp、Ti和Td的实时在线自适应调整。最后在以PC机、CompactRIO、NI-9401、互补金属氧化物半导体(CMOS)摄像头、电机驱动器及无刷直流(DC)电机组成的打孔机视觉伺服运动控制系统上完成了实验。结果表明,基于图像的视觉伺服模糊PID控制器相对于传统PID控制器响应速度提高了60%,超调量降低了80%,鲁棒性也更好;不仅能提高孔的定位精度,还能边加工边检测。

基于线性二次型调节器与比例积分微分控制的步态轨迹跟踪研究与优化

老龄化或疾病导致下肢功能障碍的患者逐渐增多,传统的康复方式存在一定局限性,因此下肢康复机器人成为当前康复技术主流领域。为了在下肢康复设备轨迹追踪性能良好的同时保证患者使用时的安全性,本文设计了一种将线性二次型调节器(LQR)与比例积分微分(PID)控制相结合的控制算法。首先利用运动捕捉设备采集正常步态轨迹,然后在已搭建的足底驱动式踏板步态训练设备中,对步进伺服控制系统采用位置环–速度环–电流环三闭环的PID控制。求得系统数学模型后,使用LQR算法优化PID控制器各环反馈系数,然后将控制器部署至装置中,并进行了实验验证。实验验证了控制器的可行性与有效性,提升了康复设备追踪步态轨迹的性能。

基于比例积分微分的电机滑模变结构同步控制

针对电机滑模变结构同步控制存在超调量较大、调节耗时长、导致滑模变结构脉动过大的问题,提出基于比例积分微分的电机滑模变结构控制方法。根据电机的物理模型与负载模型,获取PID控制器传递函数,并分析影响控制性能的参数;在积分增益、微分增益基础上改进PID,结合抗积分饱和算法,改善误差反应速度和灵敏度,确定最后PI控制方式。仿真结果证明,所提方法的超调量较小,调节耗时短,可以较好控制电机的滑模变结构波动,滑模变结构的脉动较小,响应速度得到提高,有望更好地实现对电机滑模变结构的同步控制。

数控压机伺服控制系统复合控制器I-ABC与PID优化

为了提高数控压机伺服控制系统的控制精度,针对伺服控制系统运行控制过程构建数学模型,在人工蜂群算法基础上融入了云分析模型,之后采用改进人工蜂群算法(Improved Artificial Bee Colony,I-ABC)调节比例-积分-微分(Proportional Integral Differential,PID)参数,建立了一种复合控制方法。研究结果表明:以I-ABC进行PID控制时,可以使幅度差降低到0.4%,相位差基本在-0.54°之内,系统加载精度也获得了明显提升,表现出了更优的跟踪性能。以I-ABC进行PID控制时,能够对多余力起到明显抑制作用,响应速度也获得明显提升,可以有效满足系统的准确控制要求。在系统内加入干扰信号,引入I-ABC实施PID调节可以减小系统超调量,还可以获得更短调节时间,使系统获得更强抗干扰性能。

基于分数阶微积分的模糊分数阶控制器研究

在分析分数阶微积分的基础上,提出了一种新型模糊分数阶比例积分微分控制器.分数阶微积分将传统控制器中的积分和微分的阶数扩展到任意实数,为控制器的设计提供了比传统整数阶更好的性能扩展.结合分数阶比例积分微分控制器和模糊控制逻辑,用分数阶比例积分微分单元代替传统的模糊比例积分微分控制器中的比例积分微分单元,构建了模糊分数阶比例积分微分控制器的结构,采用模糊逻辑推理和Tus-tin离散方法实现了模糊分数阶比例积分微分控制器的计算.最后,用数字仿真方法和不同条件下的对比分析验证了新型模糊分数阶比例积分微分控制器的优良控制特性.研究结果表明,设计的新型模糊分数阶比例积分微分控制器对非线性和参数不确定性具有较强的鲁棒性.

大型电力系统励磁比例-积分-微分调节器的闭环优化方法

采用传统频域方法进行发电机比例–积分–微分(proportional integral differential,PID)励磁调节器的参数设计时只考虑本机组的运行,而忽视了电网的整体运行情况,且性能好坏取决于设计人员的经验。针对这种情况,提出了基于大型电力系统时域仿真曲线的励磁PID调节器闭环优化方法,既能综合考虑机组和电网的运行情况,又能克服传统设计过于依赖经验的不足。该方法使用时域积分性能指标来评价含有PID调节器的闭环电力系统的综合性能,运用Nelder-Mead单纯形方法来有效搜索最优的PID参数。在实际大型电网中的应用结果表明,该优化方法可有效提高大电网电压的动态调节能力,有很好的实际应用前景。

双容水箱单参数比列积分微分控制

采用常规PID控制器时需要同时调整比例系数、积分系数和微分系数三个参数,但通常又缺乏这三个参数与系统性能指标之间的明确联系,因此很难有效调节参数以达到制定的性能指标。而采用单参数比例积分微分控制器时,只需通过一个参数对控制器进行方便的调节。在仿真分析的基础上,将单参数比例积分微分控制器应用于双容水箱液位控制系统中,试验结果表明单参数比例积分微分控制器较好的控制性能和鲁棒性。

面向硅微谐振式加速度计的高精度片上温度控制器

为提高硅微谐振式加速度计在变温环境下的精度与稳定性,设计并制备了一种高精度的片上温度控制器,它由硅衬底、铂电阻加热器、测温电阻和温度控制电路组成。对温度控制器的传热模型进行理论分析,使用COMSOL对片上温度控制器进行仿真。利用微加工技术制备温度控制器,并设计实验对温控精度、长期稳定性、环境温度影响、功耗等指标进行测试。结果表明,温度控制器可以在600 s内稳定在设定温度±0.001 5℃的范围内,加速度计输出的频率波动范围为±0.03 Hz,内部温度随外界温度变化为0.012 5℃/℃,片上温度控制器的峰值功耗为100 mW。该温度控制器精度高、通用性强,适用于温度范围小、精度要求高的应用场景。

基于遗传算法优化PID控制器参数的环境测试舱温湿度控制

大容积环境测试舱内温湿度控制系统具有非线性、时变性和耦合性的特点,传统的比例积分微分(Proportion integral differential,PID)控制器参数整定方法不能满足环境测试舱温湿度控制的要求。只有获得PID控制器的最优参数才能实现环境测试舱温湿度的优化控制。该文提出一种遗传算法(Genetic algorithm,GA)优化PID控制器参数的控制算法—GA-PID。首先通过预估解耦方法对温湿度解耦,然后将目标函数作为控制器的评估值,通过遗传算法的选择、交叉、变异、迭代功能获得PID控制器参数的最优解,以弥补常规PID算法在环境测试舱温湿度控制系统中的不足。通过MATLAB进行了仿真实验,实验结果表明预估解耦可有效地对温湿度进行解耦,提出的GA-PID控制算法可实现快速、准确以及稳定的环境测试舱温湿度控制,具有更好的控制性能。

锅炉-汽轮机系统的分数阶控制器设计

将分数阶微积分用于系统控制已引起控制学界的广泛关注。分数阶PIλDμ.控制是传统PID控制的推广与发展,积分阶次λ和微分阶次μ的引入使得分数阶控制器具有更灵活的结构和更强的鲁棒性。分数阶PIλDμ控制器对对象参数变化不敏感,对非线性有很强的抑制能力。将分数阶控制器用于多变量非线性控制系统的设计,针对输入受限和不确定性的非线性MIMO锅炉-汽轮机系统设计分数阶PIλDμ控制器,控制器参数整定采用粒子群优化算法。仿真结果表明,获得的分数阶PIλDμ控制器在大范围负荷变化及存在参数、结构不确定性时均能取得满意的控制效果,显示良好的适应性及鲁棒性,与传统PID控制器相比具有明显优势。

分数阶PID控制器参数的自适应设计

分数阶比例-积分-微分(proportional-integral-derivative,PID)控制器是整数阶PID控制器在复数域的推广,通过引入两个可调参数λ和μ使得控制器参数整定范围变大,但使得参数设计变得更加复杂。针对分数阶PID控制器的特点,提出了一种参数自适应的改进型差分进化算法整定方法,在目标函数的选取上,针对传统时间与绝对误差乘积准则对超调量控制不足,引入误差与控制信号加权,分别对整数阶和分数阶被控模型进行理论分析和数值仿真,仿真结果证明了该控制器参数设计方法的有效性和准确性。

一种基于DMC的新型预测PID控制器及其整定(英文)

本文提出一种基于动态矩阵控制(DMC)算法预测特性的新型PID控制方法.在考虑将来的输出期望偏差罚函数最小的前提下,由DMC计算出控制变量的值.继而构造基于DMC的预估器用以预测将来时刻的系统输出.根据将来时刻的多步预测偏差,PID控制器产生当前时刻的实际控制增量.文中也给出了基于DMC的预估器及PID控制器的参数整定方法.仿真结果表明,与常规的PID控制和DMC控制相比,所提方法具有良好的控制性能,扰动抑制尤其优良.

基于PSO自整定PID控制器的柔性臂振动控制

针对压电柔性机械臂运行过程中的弹性振动问题,提出了基于粒子群优化算法(particle swarm optimization,简称PSO)自整定比例积分微分(proportional integral differential,简称PID)控制器参数的柔性臂振动抑制方法。采用标准粒子群优化算法,以时间乘绝对误差积(integrated time and absolute error,简称ITAE)准则为适应度函数,整定PID控制器的3个控制参数Kp,Ki和Kd,并采用Matlab Simulink平台建立双连杆压电柔性机械臂振动控制仿真模型,研制基于虚拟仪器技术的柔性臂振动控制试验系统。仿真与试验结果表明,采用常规PID控制算法和基于PSO自整定的PID控制算法均能有效地抑制柔性机械臂的弹性振动,但后者的振动抑制效果、鲁棒性与稳定性优于前者。

座舱功能试验压力控制系统建模与PID控制器设计

针对座舱功能试验压力控制系统参数调试不允许在飞机座舱上直接进行的问题,建立了包括气动减压阀阀芯构件动态特性与试验管道压力变化过程等因素在内的座舱功能试验压力控制系统模型,可使压力控制系统设计客观化、解析化.通过对系统模型进行线性化和拟合降阶,再根据降阶模型应用解析化方法,设计了座舱功能试验压力控制系统的比例、积分、微分(PID)控制器,并对设计结果进行了仿真验证.结果表明,解析化方法设计的PID控制器可以满足飞机座舱功能试验压力控制系统的技术要求.

基于粒子群优化的PID伺服控制器设计

针对耦合和非线性永磁同步电机(PMSM)控制器优化设计的难题,提出了基于粒子群优化(PSO)算法的比例、积分和微分(PID)控制器的优化设计方法.结合PSO的基本原理和PMSM伺服系统的控制策略,给出了优化PID控制器设计的步骤.考虑到综合评价系统的各项性能指标,在优化过程中引入了新的模糊汉明距离的评价策略.同时对遗传算法(GA)和PSO算法优化结果进行对比研究.仿真和实验结果表明,该方法能搜寻到最优或次最优的参数空间,并能取得比GA更好的空间解.优化得到的PID控制器速度响应快、超调量小,有效地提高了伺服系统的动态性能.