分数阶积分时滞过程的内模PID控制器整定方法

针对分数阶积分时滞过程,提出了一种内模PID控制器的设计与整定方法。将内模控制(internal model control,IMC)方法推广应用于分数阶系统,采用一阶泰勒级数逼近时滞环节,导出了一种分数阶内模PID控制器,该控制器仅有一个可调参数,且该参数与系统的动态响应特性及鲁棒性直接相关,并采用一种鲁棒性能指标实现了控制器参数的解析整定。仿真结果表明:分数阶内模PID控制器设计方法简单,参数整定方便,而且可使系统具有良好的目标值跟踪特性、扰动抑制特性以及克服参数变化的鲁棒性。

含多分水口的渠道广义积分时滞(ID)控制建模及验证

积分时滞(ID)模型是应用最广泛的输水明渠控制模型之一,建模时常假定分水口均位于渠池的下游尾端。然而对于我国灌区渠系而言,分水口位置可能位于渠池沿线任意位置,此时直接应用ID模型将会导致控制效果较差甚至出现系统失稳的可能。针对这种情况,本文首先分析了分水口位置对ID模型预测精度的影响,在考虑分水扰动的滞后时间后提出了广义ID模型,并分别以传统ID模型和广义ID模型为基础进行模型预测控制(MPC)算法开发及仿真验证。仿真结果显示,对于分水口位于上游段的渠池,本文所提出的广义ID模型预测精度更高,且控制效果的改善程度可达65%。同时在控制器调试过程中,控制器参数的可选域增大约1.4倍,表明更容易获取合适的控制器,试错成本显著降低。

基于积分时滞系统史密斯预估器的研究

在积分时滞系统(IPDT)中,传统的史密斯预估器不能很好的消除稳态误差,而且在模型失配时易产生欠补偿问题.为此,文中提出了改进型的史密斯预估器,首先利用反馈控制器,将实际过程与模型过程的误差反馈到控制信号端.其次,在控制对象端加上串联控制器和反馈补偿控制器,分别采用不同的方法进行设计,以消除扰动对系统的影响.MATLAB仿真结果显示,系统具有较好的输出响应,能够有效消除扰动误差.

一类积分时滞切换系统的指数稳定

主要对一类积分时滞切换系统的指数稳定问题进行研究。首先,在积分时滞系统上加入切换的概念。通过构建出一类特殊的限定时滞上界和下界的Lyapunov-Krasovskii函数的方法来处理积分时滞切换系统的指数稳定性问题。在积分项的处理上,运用了Cauchy-Schwarz不等式以及Jensen不等式进行放缩,使系统得到更小的保守性结果,进而得到积分时滞切换系统的指数稳定性条件。与此同时,利用平均驻留时间的方法,给出了积分时滞切换系统切换律的设计方案,处理了在任意切换下的积分时滞切换系统的指数稳定性。最后,将单时滞积分时滞切换系统的指数稳定性研究推广到带有多时滞的积分时滞切换系统中,使得积分时滞切换系统的指数稳定性研究更具有一般性,从而在控制工程的理论基础方面取得新成果。

基于Dahlin控制器的积分时滞过程控制

将Dahlin控制器用于积分时滞过程的控制,仿真结果表明,Dahlin控制器具有良好的抑制超调的能力,并且有优于传统控制器的鲁棒性。

积分时滞对象的一种新型复合控制策略

针对Smith预估器控制积分时滞对象时的鲁棒稳定性不强,且常值负荷扰动导致输出静差等问题,提出了一种负荷扰动补偿-预测比例积分复合控制策略.基于期望的互补灵敏度函数,反推出一个预测比例积分控制器用于稳定被控对象,并保证设定值扰动过程中的动态品质,同时设计了一个纯比例作用的负荷扰动补偿器,以消除负荷扰动对被控输出的影响.该控制策略有两个工程物理意义明确的可调参数,且参数的整定过程相对独立.仿真结果表明,在模型失配和负荷扰动存在的情况下,该系统仍可保持稳定的被控输出和光滑的控制作用,有较好的鲁棒稳定性和良好的动态调节品质.

积分时滞系统的内部反馈粒子群优化控制方法

传统PID控制器在控制积分过程时存在结构上的缺陷,提出一种内部反馈的粒子群优化PID控制方法,解决了积分过程难以控制的问题。火力发电厂过热蒸汽温度系统是一种较难控制积分时滞系统,蒸汽流量温度控制系统仿真结果无超调、调节时间短,表明内部反馈的粒子群优化PID控制方法的有效性和合理性。

积分时滞系统的Fuzzy-Smith预估器的研究

针时积分时滞系统,基于PID的Smith预估器需要被控对象的精确数学模型,对于实际工业过程中难以建模和参数变化的被控对象,其鲁棒性差,控制性能也往往达不到期望的效果。模糊PID控制器因其鲁棒性强的优点,在工业界得到了广泛应用,但目前仍然缺乏充分的解析理论分析。针对这些现状,将可解析的模糊PID控制器引入Smith预估器以提高其鲁棒性,并从理论上证明了这种Fuzzy-Smith预估器的鲁棒性优于传统的基于PID控制器的Smith预估器。基于二阶积分时滞系统,结合模糊PID的滑模特性,采用李亚普洛夫稳定性理论,在理论上分析和证明了由于模糊PID控制器中非线性项的存在从而能补偿更多的不确定性,因此其鲁棒性更好。最后的仿真结果进一步证明了这点。

灌区输配水分段积分时滞模型及自适应预测控制方法

大型灌区渠道长、流量大、取水口多且分散,积分时滞模型(ID)适用性不强、参数不易率定;以水联网灌区的实时观测体系为基础,研究各取水口流量变化传播的时滞差异、非回水区蓄水量变化对回水区水位的影响,提出分段积分时滞模型(SID),建立在线自适应预测控制(APC)算法,在宁夏西干渠百万亩灌区调试验证。结果显示,基于ID的线性二次型控制(LQ)和模型预测控制(MPC)在水位目标不变时,可稳定水位,但超调量大,在水位目标显著增加时,控制失效;基于SID的模型预测控制(MPC)和自适应预测控制(APC)可将超调量控制在较小范围以内,且APC误差更小、控制效果更优。

一种积分时滞过程的内模PID鲁棒整定方法

针对工业系统中普遍存在的积分时滞过程,提出了一种内模PID(比例-积分-微分)控制器设计及鲁棒整定方法.利用一阶环节逼近积分环节,改善了内模控制系统的稳态特性,在此基础上利用一阶泰勒表达式逼近过程模型中的时滞项,得出了内模PID控制器的设计方法,并根据最大灵敏度Ms指标,导出了对控制器可调参数进行鲁棒整定的解析表达式,克服了常规方法中参数整定的盲目性.仿真结果表明该方法可使系统同时获得良好的动态响应性能和鲁棒性.

积分时滞对象的一种内模PID鲁棒控制方法

针对工业系统中常见的具有积分和时滞特性的过程对象,基于内模控制原理,将IMC-PID(internal model control-proportional integral derivative)控制器参数整定与鲁棒控制相结合,设计一种IM C-PID控制器参数的鲁棒整定方法。通过一阶环节逼近积分环节,采用泰勒公式逼近时滞项,推导得到IMC-PID控制器参数的设计公式。并基于鲁棒性能指标给出了简单的参数整定解析表达式,实现IMC-PID控制器的鲁棒整定。仿真结果表明,基于鲁棒性能指标的IMC-PID控制方法克服了常规方法中参数整定的盲目性,可使系统同时获得良好的动态响应性能和鲁棒性。

时滞积分不等式及其应用

建立了两个新的时滞积分不等式 ,并讨论了与欧阳不等式的关系 ,最后给出了不等式的应用 ,研究了一类时滞积分方程解的有界性 .

Volterra型时滞积分方程单支θ-方法的稳定性

考虑Volterra型时滞积分方程单支θ-方法的稳定性质.证明当θ=1时数值方法将保持此时滞系统解析解相应的稳定性,进一步描绘了向后Euler方法的稳定区域.

具有多个时滞的积分时滞系统的稳定性分析

首先,针对具有多个时滞的积分时滞系统,建立新的基于线性矩阵不等式的稳定性条件.该条件与正整数k有关,给出k=1时该条件与现有结果间的关系.该关系表明所提出条件在k?2时的保守性比现有结果小;然后,基于所提出的稳定性条件,进一步研究具有参数不确定性的积分时滞系统的鲁棒稳定性问题,建立基于线性矩阵不等式的充分条件;最后,利用所提出方法,研究具有多个离散时滞和分布时滞的积分时滞系统的稳定性问题.数值算例结果表明了所提出稳定性判据的有效性.

求时滞Volterra积分系统最优控制问题近似解的一个迭代算法

对一类典型的复杂系统—含多个非线性时滞的Volterra积分系统,给出其控制作用受限(硬约束)最优控制问题近似解的一个迭代算法,证明了该算法是well-defined的,并在一定的条件下证得了算法的收敛性.

中立型Volterra时滞积分微分方程线性多步法的稳定性(英文)

主要研究线性中立型Volterra时滞积分微分方程的数值稳定性。在此类延迟微分系统渐进稳定的充分条件下,证明了所有的A-稳定的线性多步方法都将保持此方程的精确解的不依赖于延迟项的稳定性.数值试验验证了主要结论。

时滞积分不等式与应用

推广了Ｈａｌａｎａｙ的时滞微分不等式，建立了一个时滞积分不等式。这一不等式包含了Ｈａ－ｌａｎａｙ时滞微分不等式。将此不等式用于研究中立型系统的稳定性问题，获得了判别系统大范围指数稳定的简洁。

Banach空间中的时滞积分微分方程数值方法及其牛顿迭代解的存在唯一性

该文分析了扩展的一般线性方法关于Banach空间中一类时滞积分微分方程数值解的可解性,给出了其方法的解的存在唯一性判据,并探讨了其Newton迭代解的性态.所获结果可应用于扩展的Runge-Kutta方法和扩展的线性多步方法等.

Banach空间中的一类无限时滞积分方程

该文考虑Ｂａｎａｃｈ空间中形如的无限时滞积分方程，利用关于集压缩映射的一定不动点定理得到这类方程解的若干存在定理．

脉冲时滞积分—微分系统解的非振动性和渐近性(英文)

讨论了脉冲时滞积分———微分系统解的非振动性和渐近性 。