基于改进Smith预估器的振动台子结构试验方法研究

振动台子结构试验是一种有效的实时结构混合试验方法,利用振动台和其他加载装置进行联合加载,可以提升振动台的加载能力。针对试验过程中受到干扰影响的振动台子结构试验控制系统,提出一种基于Smith预估器的控制方法。介绍了基于主动质量驱动器加载方法的振动台子结构试验装置和工作原理以及Smith预估器的实现方式。分析了时滞对控制系统的影响,当控制系统引入4 ms的时滞时,仿真结果发散,系统模型存在纯滞后环节,因此容易发生较严重的震荡。为解决此问题,引入Smith预估器与改进的Smith预估器并进行相应的数值仿真工作。仿真结果表明:基于传统Smith预估器的振动台子结构试验方法能够保证系统仿真结果不再发散,但其结果较为一般;而基于改进Smith预估器的振动台子结构试验方法结果更为理想,其峰值误差与均方根误差等相关评价指标都相对较小,说明所提方法可以有效解决时滞系统的稳定性问题。

基于Smith模糊PID控制的固体电蓄热供热温控系统研究

固体电蓄热供热的温控系统存在滞后性,导致系统响应缓慢,抗干扰能力和能源利用率大大降低。为了解决这一问题,以某高校的固体储能供热示范工程为基础,提出了采用基于Smith模糊PID控制的方法对温控系统进行控制。实验结果显示,该温控系统的控温精度可达到±0.8℃,调节时间缩短了5 min。分析结果表明,与传统的PID控制方法相比,这种控制方法能够更有效地减小控制过程中的扰动影响,显著缩短调节时间,使系统更快进入稳定状态,有效克服了传统大滞后系统对稳定性的不利影响,温控效果优于传统PID控制。

基于BP神经网络的Smith-Fuzzy-PID算法在阀门定位中的应用研究

为解决气动调节阀控制过程中出现的超调大、精度低等问题,本文采用BP神经网络整定出较优的PID(Proportional Integral Derivative)控制参数,对Smith预估控制器以及模糊控制器进行设计,实现了基于BP神经网络的Smith-Fuzzy-PID控制方法。搭建了实验平台,通过阶跃响应实验来对控制方法进行验证,验证结果表明,提出的方法调节过程无超调,调节时间仅为1.9 s,定位精度在±0.5%以内,有效提高了系统的稳定性,实现了气动调节阀的快速精准定位。

基于Smith预估补偿的加热炉炉温控制策略

加热炉炉温具有大时滞、时变、非线性和干扰因素多等特点,易造成炉温波动频繁、偏差较大。针对加热炉炉温特点,提出基于Smith预估补偿的炉温控制策略。借助Matlab仿真软件对加热炉炉温控制系统进行辨识,将预估补偿控制策略应用到辨识系统中,验证了控制策略的有效性。仿真结果表明,该控制策略的动态性能指标较佳,可有效改善炉温控制系统的稳定性和抗干扰性。

基于Smith预估器的模糊PID调车自动驾驶系统速度控制研究

针对铁路站场调车作业的复杂性,研发基于调车的自动驾驶系统可降低劳动强度并提高车站作业效率,而速度控制策略是系统的重点和难点。根据调车牵引控制系统和制动控制系统特性,建立传递函数模型,并对模型参数的不稳定因素进行分析;利用Smith预估方法处理时滞系统的优势,结合模糊PID算法,设计基于Smith预估器的模糊PID控制器(简称新型控制器);通过模拟模型参数不稳定,分别使用阶跃响应曲线和司机实操速度曲线进行仿真,对比传统的PID控制器、模糊PID控制器与新型控制器的控制效果。结果表明:新型控制器适应能力更强,速度跟踪效果和停车精度都更高。

基于全部参数自适应Smith预估补偿的永磁同步电机滑模前馈控制及扰动抑制

在永磁同步电机控制系统中,逆变器的延迟效应会降低系统的跟踪性能和稳定裕度。引入Smith预估补偿器可以补偿延迟环节对系统性能的影响,但Smith预估补偿器要求延迟时间和被控对象模型参数已知,这不符合实际情况。为此提出时变模型自适应预估方法,分别对延迟时间和被控对象模型参数进行自适应估计,实现Smith预估补偿器的全参数自适应。设计基于位置输出超前值预测和扰动抑制的滑模前馈控制器,与全参数自适应Smith预估补偿控制相结合,确保控制系统的全局稳定,降低系统对参数不确定的敏感性,并提高系统的抗扰性。仿真结果表明,与传统及多种改进的Smith预估补偿方法相比,该方法有着更高的跟踪精度,即使在非理想条件下,对参数不确定依然具有较强的鲁棒性,对随机扰动依然具有较强的干扰抑制能力。

高速永磁同步电机解耦控制——低载波比数字延时与Smith预估控制

永磁同步电机(PMSM)运行在高速工况时,由于逆变器的开关频率受限使得载波比较低,会出现数字延时加剧的问题,直接影响了系统的控制性能,甚至造成系统失稳。针对低载波比工况下的数字延时问题,首先对数字延时环节进行精确的复矢量建模,并基于转速及电流环带宽的根轨迹、闭环零极点图及波特图分析数字延时对系统性能的影响,并给出考虑延时后系统的临界失稳转速。结合复矢量解耦策略,提出一种改进的基于Smith预估控制的解耦延时补偿电流控制策略,能够避免高速低载波比工况下系统失稳的问题,提高了电流环的稳定性,同时具有较好动态响应能力和解耦性能。采用Simulink仿真对比验证了所提的解耦延时补偿控制策略的有效性。

Smith预估补偿与积分分离PID在供热控制系统中的应用

针对供热控制系统时延性较大、传统PID策略控制精度不高、易产生超调与静态误差等问题,提出了一种史密斯(Smith)预估补偿与积分分离PID相结合的供热系统控制策略。首先,设计了供水温度控制系统的Smith预估补偿器,以降低热惰性因素对控制性能的影响;其次,给出了积分分离策略,用于消除静态误差;最后,将Smith预估补偿器与积分分离PID在PLC控制系统中进行部署调试,并进行实践研究。实践证明,Smith预估补偿与积分分离PID相结合的控制策略能最大限度地减弱大时延对供热系统的影响,有效提升系统的控制精度与控制性能。

基于Smith预估模糊PID的浮选液位控制系统设计

浮选机内液位高低影响着浮选效果和生产稳定性,针对煤泥浮选中浮选机液位对浮选结果产生的影响,结合浮选液位控制系统的特点及其性能要求,采用了一种将Smith预估控制、模糊控制、PID控制结合的液位控制系统,并利用MATLAB中Simulink模块设计浮选液位仿真模型,进行仿真分析,同时改变液位以测试系统的稳定性。通过对传统PID、模糊PID及Smith预估模糊PID控制算法进行比较可知,液位控制系统采用Smith预估模糊PID算法,其控制效果由于传统PID和模糊PID控制,调节时间更短,稳定性更强,提高了浮选机液位的稳定性,能更好地满足浮选过程对液位的要求。

基于Smith-麻雀算法PID的感应加热炉温度控制系统在轧钢中的应用

为了提高电磁感应加热炉的炉温控制精度,将Smith预估和麻雀算法(SSA)用于常规PID参数整定,克服常规PID调参工作量大的缺陷。仿真时给系统加入一个扰动,对比优化前后系统的抗干扰能力。在Matlab-Simulink中编写算法并建立仿真模型。运行仿真结果显示,经过Smith预估和麻雀算法(SSA)优化后的PID算法达到稳态所需时间减少6.33 s,控制的超调量减小28℃,当系统面对较大的干扰时,优化后的系统的响应速度更快,重新达到稳态时间更短。

Smith预测器在热工自动控制系统中的应用分析

现代锅炉过热器需要在高温高压的环境中工作,锅炉在出口位置过热或者蒸汽温度较高对电厂安全运行具有重要影响。针对延迟、惯性、时变性等问题,火电厂一般选择常规的过热气温控制系统对温度进行控制,尤其是PID控制方式,但是此类控制方式容易造成鲁棒性,整体控制效果不好,容易出现各类问题。基于此,在热工自动控制系统中应用Smith预测器,可以有效解决各种问题,确保热工系统可以实现自动控制的目标。

Smith预估模糊PID控制算法及其在粉末定量称重中的应用

针对上海科源电子科技有限公司研发的定量称重系统(由高精度抖粉装置与万分之一天平组成),在工作中因粉末密度、粉末流动性、颗粒大小、湿度、天平延时等因素造成的非线性和滞后等问题,采用Smith预估模糊PID控制器优化控制方法。首先通过理论分析,得出系统的传递函数,再构建Smith预估的模糊PID控制器,以适应系统的非线性、滞后等特性,最后将此算法代入MATLAB进行仿真并于实际系统中进行1 g定量抖粉实验。Smith预估模糊PID控制算法和传统PID算法的标准差分别为0.0020和0.0042,表明Smith预估模糊PID控制算法在实际环境中稳定性更好,能有效减小系统的称重误差。

基于抗扰动Smith预估补偿的磨煤机出口风粉温度优化控制

“双碳”背景下,作为高能耗高排放的火电机组,其燃烧性能直接影响发电效率和碳排放量。锅炉燃烧优化控制对运行优化和灵活调峰是有重要意义。电站锅炉磨煤机的出口风粉温度控制面临大延迟、多干扰问题,对燃煤机组安全稳定运行具有重要影响。基于Smith预估控制器,在补偿回路中增设反馈环节,实现了高效抗干扰,提升磨煤机风粉温度控制性能。通过Taylor级数展开和待定系数法求取模型近似转换参数,获得一阶惯性纯滞后模型,进而设计抗扰动型Smith预估补偿控制器。通过与单回路PID控制试验对比,发现Smith预估补偿控制算法可有效补偿控制对象的纯延迟滞后环节,单位阶跃响应超调量降低36.5%,调节时间缩短65.8%。相比经典Smith预估补偿控制算法,抗扰动Smith预估补偿控制算法可提高控制算法的抗扰动性能,并显著改善控制对象的动态特性,单位阶跃响应超调量减小44.7%,调节时间缩短15.7%。同时,实现了扰动最大偏差和收敛时间的降低。最后,在某660 MW超临界一次再热燃煤机组上应用该方法,实现了磨煤机出口风粉温度实际值对设定值的平稳跟踪,进一步验证了该方法的有效性。

基于Smith模糊多级积分分离PID的加热盘温度控制

为提高大尺寸晶圆的加工良率,研究采用金属氧化物导电涂层加热的碳化硅晶圆加热盘分区控制方法,提出基于Smith模糊多级积分分离PID的四分区温控系统,解决高精度要求下晶圆加热盘表面温度一致性问题。通过热效应仿真建立系统模型,分析各区域的热量分布,进而基于PLC控制器搭建加热盘温度控制系统,提出便于实际应用的Smith模糊多级积分分离PID算法提高控制精度,在MATLAB中结合系统模型与常规PID算法进行对比,最后基于所建立的加热盘温度控制系统进行实验验证。仿真结果与实验结果均表明,所提控制方法具有更高的控制精度,可以实现加热盘表面温度一致性稳定在0.05℃左右,平均温度稳态误差±0.05℃,控制效果良好。

多模型调度Smith预估算法的湿化器管路温控方法

医用湿化器的管路温度控制是一个具有滞后性、大惯性且模型参数随流量变化的非线性变结构系统,难以采用单一结构的控制算法来实现高品质的动态性能控制。针对这一难题,提出基于多模型结构调度的Smith预估控制方法,该方法在流量平衡点处采用模型调度的方法进行控制器设计。实验测试证明多模型调度的史密斯预估算法适用于不同设定温度在不同流量模式下的管路温度控制,提升了控制系统的动态性能和鲁棒性。

肿瘤标记物细胞角蛋白19片段抗原21⁃1、ALI、PLR在非小细胞肺腺癌中的表达及预后评估

目的探讨分析肿瘤标记物细胞角蛋白19片段抗原21⁃1(CYFRA21⁃1)、晚期肺癌炎症指数(ALI)、血小板/淋巴细胞比值(PLR)在非小细胞肺腺癌中的表达及预后评估价值。方法选取2020年1月至2023年10月于安徽黄山首康医院肿瘤科初次经病理学确诊为非小细胞肺腺癌的患者共计150例,根据其病理分期分为Ⅰ期25例、Ⅱ期10例、Ⅲ期36例及Ⅳ期79例,比较不同分期患者CYFRA21⁃1水平及ALI、PLR值。根据患者影像学随访预后情况分为稳定组54例及进展组96例,比较两组患者临床特征及CYFRA21⁃1水平及ALI、PLR值,采用多因素Logistic回归分析影响预后的相关因素,并以ROC曲线分析CYFRA21⁃1、ALI、PLR对预后的评估价值。结果随着病理分期的增大,CYFRA21⁃1水平及PLR值依次升高,ALI值依次降低,差异有统计学意义(F=83.871,224.621,189.263,P<0.05);进展组吸烟史、饮酒史、Ⅲ~Ⅳ期患者占比、CYFRA21⁃1、PLR均高于稳定组,ALI则低于稳定组,差异有统计学意义(χ^(2)=9.103,5.809,5.221,11.413;t=11.090,10.272,8.966,P<0.05);吸烟史、Ⅲ~Ⅳ期及CYFRA21⁃1、ALI、PLR均是肺癌患者疾病进展的独立影响因素(P<0.05);CYFRA21⁃1、ALI、PLR联合检测评估肺癌进展的AUC=0.982,均高于单一检测(P<0.05)。结论CYFRA21⁃1水平及PLR、ALI值与非小细胞肺腺癌的病情密切相关,三者均是非小细胞肺腺癌患者预后不良的独立影响因素,联合检测对于评估患者预后不良的预测价值较高。

NFIX基因变异导致一对同卵双胞胎Marshall-Smith综合征并文献复习

该文报道了一对NFIX基因变异导致Marshall-Smith综合征(Marshall-Smith syndrome,MRSHSS)的同卵双胞胎临床及遗传学特点并对相关文献进行复习。2例患儿均表现为全面发育落后、高额头、浅眼眶、漏斗胸。基因检测提示2例患儿均存在NFIX杂合剪接位点变异c.697+1G>A,父母该位点为野生型,根据美国医学遗传学与基因组学学会指南判定为可能致病性变异,该位点突变既往未见文献报道。复习文献共发现32例MRSHSS患者,突变类型为剪切/移码突变。骨骼成熟加速、中至重度全面发育迟缓/智力障碍是MRSHSS患者最主要的临床表现。基因检测结果是该病重要的诊断依据。

基于改进型Smith预估计器与大数据的光伏电网调频逐步惯性控制方法

光伏电网频率调整过程中,依靠常规Smith预估控制器实现电网调频控制,对模型精度具有较强的依赖性,控制策略实施后最大频率变化率(rate of change of frequency,RoCoF)较大。因此,提出基于改进型Smith预估计器与大数据的光伏电网调频逐步惯性控制方法。首先,采集历史气象数据和光伏电网运行数据,应用大数据分析领域的密度峰值聚类算法进行划分处理,再筛选相似日数据输入长短期记忆网络中,预测出未来光伏发电的功率变化;然后,依托逐步惯性控制思想,设计包含短时超发、转速恢复等多个阶段的电网调频控制策略,将模糊自适应比例-积分-微分(proportion-integration-differentiation,PID)控制器融入常规Smith预估计器,从而升级得到优化版的Smith预估计器;最后,在不受被控模型变化影响的情况下,依据预估补偿原理完成逐步惯性调频控制,并应用麻雀搜索算法求解出最优控制参数。实验结果表明:该控制方法实施后,光伏电网运行过程中最大RoCoF仅为0.086 Hz/s,有效降低了对模型精度的依赖性,保证了电力系统的稳定运行。

基于Smith圆图的中波天线预调网络快速设计方法

介绍利用Smith圆图快速求解中波天线调配网络中预调网络的设计方法,给出双频共塔预调网络平衡阻抗的设计流程,通过变化规律和范围,结合匹配条件避免复杂的公式计算,快速直接读图,确定预调网络数值参数。

基于深度强化学习改进的Smith预估器温度控制

针对牛粪发酵过程具有惯性大、时滞性、参数变化非线性的特点,提出了一种基于深度确定性策略梯度(DDPG)改进Smith模糊PID控制器的温度控制方法。首先,针对传统模糊PID不能对时滞系统有效控制的问题,建立Smith预估模糊PID控制器。其次,使用DDPG算法改进温度控制器,对设计的智能体进行离线训练。最后,通过仿真对所设计控制器进行实验验证。实验结果表明:DDPG改进的Smith模糊PID控制器能有效消除时滞对温度控制的影响,减少超调量和误差,且能避免被控对象参数随时间变化产生动态偏离时造成的系统不稳定。