基于继电反馈的预测PI算法在反应釜中的应用

反应釜内的温度变化具有大滞后、时变、非线性等特点,且内在机理复杂,难以确立精确模型.其工艺要求较高,常规的PID算法对反应釜系统控制品质较差,难以满足工艺需求.为了解决该问题,提出了基于继电反馈的预测PI控制算法.该方法利用单次非对称周期继电器反馈测试,推导出在过程响应中相应极限环的精确表达式,再根据极限环中可测数据获得被控对象的参数,并对获得的被控对象采用预测PI算法进行控制研究.仿真结果表明:该方法易整定,响应速度快,具有良好的鲁棒性和抗干扰能力.

预测PI和准预测PI控制算法在片烟复烤机上的应用

采用传统的PID控制算法对打叶复烤中的片烟复烤机进行控制,由于烤房温度波动大,难以保证冷房含水率与出口含水率稳定。为此,采用预测PI和准预测PI控制算法对其进行控制以保证控制品质和精度。烤房温度是大惯性、大滞后过程,采用预测PI控制算法可以避免调节速度慢、波动大的问题;冷房含水率与出口含水率均为多输入单输出过程,按照频率域准则将多输入单输出过程简化为单输入单输出的组合积分过程,并采用自适应抗干扰的准预测PI控制算法进行控制,使生产完全闭环自动控制,烤房温度、冷房含水率和出口含水率的控制精度均能达到设定值的±0.3%,满足了工艺要求。两家打叶复烤厂的应用结果表明,采用预测PI和准预测PI控制算法后,片烟含水率稳定地达到规定的工艺技术指标,提高了控制精度,实现了闭环全自动操作,无需操作人员的人工干预,减轻了劳动强度,返料次数由原来的每班至少2次减少为0,降低了能源消耗。

基于Laguerre模型的过热汽温自适应预测PI控制系统

针对火电厂锅炉过热汽温控制的特点,设计1种基于Laguerre模型的自适应预测PI控制器。该预测控制器采用对时延具有良好逼近能力的正交Laguerre函数模型作为预测模型,利用带遗忘因子的最小二乘法在线辨识Laguerre预测模型的系数,以提高系统适应工况变化的能力;滚动优化指标采用比例积分型结构,以提高系统的快速性和鲁棒性。通过对具有严重参数不确定性、扰动以及大迟滞的电厂过热汽温被控对象进行仿真研究,结果表明该方法能够很好地适应对象特性的变化,且控制系统的性能比常规串级控制系统有较大提高。

预测PI时滞网络拥塞控制算法设计及性能分析

针对网络中存在的大时滞给主动队列管理算法性能带来的不利影响,将Sm ith预估器与Dahlin算法相结合,提出了一种预测PI拥塞控制算法,首先利用Sm ith预估器补偿时延滞后,克服了大时滞给系统性能带来的影响;然后按Dahlin算法设计控制器,把控制器参数和预估对象模型参数相结合,既减少了整定参数,也避免了参数整定时的相互影响.同时,利用经典控制理论方法分析了系统稳定性和存在链路容量干扰时瓶颈队列的暂态、稳态特性.仿真结果显示预测PI算法控制性能优于RED,PI算法及具有较强的鲁棒性.

高阶时滞对象的预测PI(D)控制

利用频率域模型降阶理论,提出了高阶时滞对象的预测PI(D)控制器两种设计方法.一种方法是直接将高阶滞后对象在频率域内降阶为低阶滞后对象,针对低阶滞后对象设计预测PI(D)控制器;另一种方法是按照规定的性能指标设计控制器,并将该控制器在频率域内降阶为具有预测PI(D)控制器的结构形式.这两种方法设计的控制器均具有结构简单、可调参数少、参数调节方便的特点.仿真表明:在模型失配的情况下,此两类预测PI(D)控制器仍然具有良好的控制性能和鲁棒稳定性能.

积分加纯滞后系统的双预测PI控制及其应用

Smith预估控制器控制积分加大纯滞后过程时,鲁棒稳定性差,输出存在静态余差,无实际应用价值.提出了一类基于该过程的双预测PI控制器:具有内环和外环两种预测PI控制器.内环将系统稳定,外环消除输入干扰的影响和改善控制系统的动态性能.这种控制器结构简单,可调参数少,参数的调节方便、直观.仿真和实际应用表明:在干扰和模型失配的情况下,此类控制器仍然具有良好的控制性能和鲁棒稳定性能,是一种值得在实际工程中推广应用的新型控制器.

一类非自衡加纯滞后系统的双预测PI控制

提出了一类基于非自衡加大纯滞后过程的双预测PI控制器的结构形式.这种控制器结构简单,可调参数少,参数的调节方便、直观.仿真结果表明:在干扰和模型失配的情况下,此类控制器仍具有良好的控制性能和鲁棒稳定性,是一种值得在实际工程中推广应用的新型控制器.

多变量对象的预测PI控制及其工业应用

针对强耦合、大时滞多变量系统. 首先将系统进行动态解耦,消除系统之间的耦合,然后将解耦对象简化为互相独立的一阶滞后对象,最后运用单变量预测PI控制算法设计这些一阶滞后对象的控制器. 这种控制器结构简单,可调参数少,参数调节方便、直观. 仿真和实际应用表明:此类预测PI控制器具有良好的控制性能和鲁棒稳定性能.

大时滞网络自适应预测PI主动队列管理算法

针对网络中存在的大时滞和网络参数时变问题,提出一种自适应预测P I主动队列管理算法.将Sm ith预估器与达林算法相结合,既克服了大时滞带来的不利影响,也减少了控制器参数整定数量.利用网络参数与控制参数所具有的确定关系,通过在线估计网络参数来实时调节控制参数,使得控制器能够适应网络参数的变化,同时采用线性化方法分析了系统局部稳定性.仿真结果表明,所提出的算法是可行而有效的.

低阶时滞过程的伪预测PI/PID控制

基于单位反馈控制结构,根据期望的闭环传递函数设计得到了一种伪预测PI/PID(ADQPI/ADQPID)控制器。这种控制器只有一个可调参数,可调参数与系统动态响应性能和鲁棒稳定性之间存在直接关系,只需单调的调节控制器参数,便可实现系统的动态响应性能与鲁棒稳定性之间的最佳折衷。仿真实例表明,这种控制器在扰动和模型失配的情况下仍然具有良好的控制性能和鲁棒稳定性,是一种值得在实际工程中推广运用的新型控制器。

基于广义预测PI的无刷直流电机速度控制研究

无刷直流电机(BLDCM,brushless DC motor)转速控制是电机控制中的重要问题之一。分析了无刷直流电机的工作原理,提出了广义预测优化PI的控制算法,采用数学模型对控制器的设计进行了理论推导。通过基于DSP的无刷直流电机实验平台进行广义预测PI控制算法实验验证,结果表明此控制算法能显著提高系统的性能,是有效可行的。

锅炉过热蒸汽温度预测PID控制及仿真研究

锅炉是流程工业生产实践中必不可少的动力装置,其生产的过热蒸汽可以作为多种设备的动力源或工艺过程的热源.针对锅炉装置多输入多输出、强耦合的特性,特别是过热蒸汽温度系统大惯性、大时滞、变参数的控制难点,在深入分析其动态特性的基础上,基于通用的串级控制方案提出了预测PI控制策略,常规控制装置就可以容易地实现该控制算法,便于工程实践应用.仿真结果表明,与常规PID串级控制相比,该控制策略的超调量更小,调节时间更短,而且当存在参考输入扰动、系统参数摄动、蒸汽流量扰动、烟气温度扰动以及燃烧率扰动时,都能保持良好的控制性能,具有很强的鲁棒性.

基于PLC的预测PI算法的封装

PID控制器结构简单,参数易于整定,但面对被控对象存在很大的延时性,即系统滞后时间与时间常数大于1时,PID控制器存在控制效果不佳的现象;提出了一种基于预测PI控制算法的控制策略,并且使用SCL语言将预测PI控制算法封装在西门子PLC中,结果显示能够有效解决系统大惯性、大滞后带来的问题。

烘丝机烟丝含水率的预测PI控制

烘丝筒是具有较大热容的大滞后系统,出口烟丝水分含量相对于输入变量具有较强的非线性和滞后性:又由于入口烟丝水分含量波动等干扰,运用常规的PID算法难以达到期望的控制效果。采用预测PI控制算法对烟丝含水率控制系统进行改造,利用预测PI控制器的预测控制功能和PI控制功能,降低了出口烟丝水分含量的波动幅度,提高了卷烟生产质量。

非最小相位水轮机系统的预测PI控制

在实际应用中,非最小相位系统的负调会严重影响系统的平稳运行.本文利用简单易行且具有估计功能的预测PI控制来协调此类系统负调和调节时间相互制约的矛盾,针对不同工况的仿真实验表明该控制策略在保证调节时间基本一致的前提下,能够同时减小负调和超调,而且具有良好的鲁棒性能.

控制输入受限的四水箱系统分布式预测PI控制

工程实践中,控制输入约束是普遍存在的.四水箱系统是有着广泛工程应用背景的典型多流程系统,具有动态过程缓慢、强耦合、强非线性等显著特征,由于能量限制其控制输入只能在允许范围内变化.首先基于相对增益矩阵(RGA)分析确定了分布式控制结构,进而确定了预测PI控制策略,仿真结果表明,与常规PI控制方法相比,分布式预测PI控制能够更有效地克服控制输入积分饱和现象,明显提高系统动态性能,且易于工程应用.

时滞网络预测PI控制算法鲁棒稳定性分析

针对网络中存在的时滞给主动队列管理算法性能带来的不利影响,将Sm ith预估补偿器与达林算法相结合,提出了一种预测PI控制算法,既利用Sm ith预估器克服了大时滞给系统性能带来的影响,也减少了控制器参数整定数量.利用控制理论分析了该算法中Sm ith预估模型与实际对象模型分别存在增益、时间常数和时延失配情况下系统的鲁棒稳定性,并分别给出了保持系统稳定的失配参数条件.理论分析表明,通过适当选择期望闭环传递函数时间常数和预估模型参数,可以使系统获得较强鲁棒性和较快响应速度.仿真试验验证了理论分析的正确性.

预测PI控制系统的根轨迹分析

研究预测PI控制器的根轨迹。根据根轨迹的性质,当存在模型失配时,较小的期望闭环时间常数将导致控制器的输出产生振铃现象。可以通过增大期望闭环时间常数来消除振铃现象。此外,通过根轨迹法,推导出存在增益失配时,预测PI控制系统的稳定性判据。根据稳定性判据,当期望闭环时间常数增大时,增益稳定区间随之而增大;当模型时滞增大时,增益稳定区间随之而减小。数值仿真结果验证了上述结论。

双重预测PI算法在单晶硅生长炉中的应用

直拉法单晶硅直径的控制难点在于过程对象的大惯性、大滞后、非线性及多干扰。采用双重控制思想,快则治标,主控制器快速调整拉晶速度,快速影响直径;缓则治本,副控制器平稳调整液面温度,保证产品质量。针对对象的惯性和滞后,结合预测PI控制算法,提出双重预测PI控制算法。算法简洁,结果表明,采用双重预测PI控制算法,能够协调控制拉晶速度和液面温度,兼顾系统快速性和产品质量。特别在液面温度的控制上,该算法可以提高系统的工作频率,平稳且快速调整液面温度。控制系统运行稳定,该算法具有实用价值。

基于预测PI的大棚温湿度先进控制

在温室大棚温湿度控制系统中存在大量的干扰,并且其中的过程对象温度与湿度均为强耦合和大滞后过程。简单的单输入单输出控制策略以及传统的PID控制算法在控制智能温室大棚控制系统中的大滞后过程时常常会有振荡和超调等现象,并且鲁棒性不佳。将传统的解耦控制系统加以改进,并将预测PI算法结合到此控制策略中进行理论研究和在线仿真,得到的良好仿真结果表明基于预测PI的解耦控制策略具有良好的稳定性和鲁棒性且抗干扰能力强,具有一定的实际应用价值。