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。

首次延迟与纯延迟系统

研究过程控制系统中常见的3种典型对象,发现实验数据与理论不一致,分析认为当前教科书对管道水箱对象的建模可能存在一个谬识,导致所设计的控制方法,适用性较差。通过对其机理分析,发现管道水箱与其他对象工作机理差异,并进行了简单的实验验证。结果表明,管道延迟并非普遍认为的纯延迟环节。建立修正的数学模型,仿真典型响应,根据模型设计了控制器,使得控制效果得到大幅度的提高。

九点控制器在纯延迟过程中的应用

本文系统分析了九点控制器的基本原理,针对工业中常见的纯延迟过程,提出了带史密斯预估模型的九点控制器方案。对该方案进行了仿真分析并与PID控制相比较,结果显示该控制方案能更快速、更准确的使纯延迟过程达到目标设定值。

基于模糊免疫PID-Smith自适应控制算法的研究

针对缺乏精确模型的生物发酵过程中温度的大滞后过程,传统的PID难以达到满意的控制效果.基于专家系统的模糊控制能对一些非线性、模型不是很精确的系统进行控制,在一定程度上能够克服大滞后给系统带来的不利影响,然而模糊控制对延迟时间较大的系统进行控制时容易产生振荡.针对生物发酵过程大滞后系统,本文采用非线性划分的模糊语言变量的模糊免疫自适应Smith控制方案,该方案中自适应Smith预估器能很大程度改善系统的控制品质,增强系统的鲁棒性和抗扰性.非线性划分的模糊语言变量的模糊免疫控制能提高系统的响应时间及其控制精度.两种方法结合,较好利用了非线性划分的模糊语言变量的模糊免疫PID与自适应Smith预估控制的优点.仿真结果表明,基于模糊免疫PID的Smith预估器控制的有效性.

抄纸过程定量水分控制仿真研究

抄纸过程定量水分系统既存在强耦合,又具有很大纯延迟;应用B ristol方法了对定量水分系统进行了解耦,对传统Sm ith预估控制进行了改进并对其鲁棒性进行了分析;提出一种基于B ristol解耦控制和改进Sm ith预估控制的定量水分优化控制方法,该方法同时解决了耦合和纯延迟两个问题;对直接反馈控制、B ristol解耦控制、改进Sm ith预估控制、解耦预估优化控制方法的控制效果进行了仿真和比较,结果表明该方法具有良好的控制效果;对解耦预估控制进行了鲁棒性仿真,证明该方法具有很强的鲁棒性,具有一定的工程应用价值。

基于Fminsearch的时滞系统Dahlin控制方法研究

针对以温度过程为代表的时滞系统中存在输出超调大、稳定性差的控制问题,提出了一种基于无约束非线性规划函数的Dahlin控制方法。先利用无约束非线性规划函数Fminsearch对被控对象模型参数进行辨识,得到被控对象模型参数,再通过Dahlin算法将系统闭环传递函数设计成纯延迟环节加一阶惯性环节的形式,从而可以得到满足被控系统闭环响应的控制器。仿真结果表明:通过设计Dahlin控制器并与传统PID及Smith预估控制对比,系统超调量及稳态误差得到了很好的控制,且具有很好的鲁棒性。

二次优化在过热汽温控制中的应用

热力系统过热汽温具有大延迟和大惯性的特点,常规串级PID控制只有两维三参数,无法实现最优控制。提出一种二次优化控制原理,针对过热汽温模型对象的时滞特征,将时滞因子导致的无穷维状态用有限维状态来逼近,确定控制器的基本结构和参数,再返回无穷维,得到无穷维的观察器和控制器。二次优化控制将Smith预估器和状态反馈相结合,既消除了时滞环节,同时提高了系统的响应速度和鲁棒性。

考虑纯时延、后置滤波器和作动器特性的扩展INDI方法

当飞行控制系统中存在纯时延或后置滤波器时,常规增量非线性动态逆(INDI)方法对应的作动器速度阶跃响应将出现稳态误差。为此,提出了3种新型INDI方法,将动态逆的对消原理从飞机模型扩展到纯时间延迟、后置滤波器和作动器模型。从传递函数角度对比分析了上述几种方法的作动器速度阶跃响应稳态误差,并将其应用到俯仰角速度控制律设计中。仿真结果表明,相比于常规INDI方法,采用新型INDI方法设计的俯仰角速度控制系统实现了令人满意的动态特性,并且作动器的速度能力得到了充分利用,飞机的最大俯仰角加速度增加了近20%,从而有效地提高了飞机的敏捷性。