输入受限的二阶非仿射非线性不确定系统串级自耦PID控制

针对一类输入受限的二阶非仿射非线性不确定系统的控制问题,提出了一种串级自耦PID控制方法。在考虑了系统输入饱和受限的前提下,将二阶系统分为外环广义位移环和内环广义速度环,分别采用自耦PD和自耦PI算法实现串级控制策略。解决了自耦PID控制面对输入信号为阶跃信号时需要设计过渡过程的短板;设计了串级耦合速度因子,并将内外环的可调参数进行了数据拟合,进一步降低了控制器的调参难度,分析并证明了串级自耦PID控制的合理性和稳定性。仿真结果表明,所提控制方法较自耦PID控制不仅响应速度快、鲁棒性更好,而且具有极强的抗干扰能力,在一类二阶非仿射非线性不确定系统的控制领域具有广泛的应用前景。

基于模糊自整定PID的双容水箱串级液位控制系统研究

双容水箱串级液位控制具有抗干扰能力强、超调量小、过渡过程较短等特点。传统的PID算法和参数整定方法难以达到期望的控制效果。因此,针对双容水箱串级液位控制,利用模糊推理的方法实现在线自整定PID参数,设计相应的模糊PID控制器,基于Simulink仿真建模,对比传统的PID与模糊自整定PID输出响应曲线发现,该模糊自整定PID系统具有更好的鲁棒性,抑制系统超调以及对控制参数变化的自适应能力更强。

串级PID控制在蒸汽凝液回收系统中的应用

为了实现对精馏塔换热器等蒸汽及凝液的余热回收利用,借助凝液回收罐液位的高低对凝液回收泵的启停和液位联锁值实现自动控制。但是简单控制系统不能保证设备的安全工作,会造成设备的故障率增高。通过在现有凝液回收系统中凝液泵的出口增压力变送器,凝液泵实现变频控制。通过集散控制系统(DCS)实现远程控制凝液泵启停,减少工艺生产中的人员浪费,引入串级控制方式和比例积分微分(PID)参数整定调节功能,实现对凝液泵的柔性控制,降低设备故障率,减少检修频次的目标。

基于模糊PID的串级温度控制系统研究

鉴于过热汽温具有大迟延、大惯性和时变等特点,用常规的PID串级来控制过热汽温很难满足生产要求。因此,在PID串级控制系统中引入模糊控制,使得过热汽温系统的控制品质大幅提高。结果表明,与常规的PID串级控制系统相比,模糊PID串级控制系统在调节时间和超调量等方面改善效果显著。

基于模糊PID的焦炉炉温串级控制系统研究

针对非线性的焦炉炉温控制系统,提出了采用模糊PID的串级控制方法。通过比例调节方法控制煤气流速,通过模糊PID调节方法控制焦炉炉温。当外界控制条件平稳时,该串级控制系统处于相对稳定的状态;当炉温或煤气流量发生变化时,该控制系统可以自适应地调节,最终达到稳定状态。利用MATLAB构建了PID控制与模糊PID控制的仿真模型,在无噪音和有噪音两种情形下模拟仿真表明:模糊PID控制的超调量和稳态误差小,而且反应速度快,调整时间短,抗干扰能力强,有良好的控制效果。

精密伺服串级进给冲压控制系统的设计与实现

为了提高冲压送料精度,提升冲压件的产品质量,针对当前卷料送料工艺的不足,设计了一种新型线材送料储料架结构,利用两级伺服协调匹配上料,并提出一种卷料储料串级进给速度控制方法。基于三菱PLC和上位机软件设计了一套精密伺服送料控制系统装置,根据精密伺服送料长度和冲压节拍,夹棍伺服控制储料架线材在高限周围波动,实现线材缓冲储料,该方法有效避免了线材在冲压送料时被拉伤的情况出现。可扩展的上位机设计方法,可同时监控多台送料系统,并自动生成报表,实现送料储料及冲压生产的在线管控。改进后的精密伺服自动送料系统的可扩展性和多样化程度更高,该系统装置已经在冲压相关企业中得到应用。

基于MATLAB的PID算法在串级控制系统中的应用

串级控制系统具备较好的抗干扰能力、快速性、适应性和控制质量,因此在复杂的过程控制工业中得到了广泛的应用.对串级控制系统的特点和主副回路设计进行了详述,设计了双容无自衡串级液位控制系统,并将基于MATLAB的增量式PID算法应用在控制系统中.结合基于计算机控制的PID参数整定方法实现串级控制,控制结果表明系统具有优良的控制精度和稳定性.

PFC-PID串级控制在主汽温控制系统中的应用研究

针对火电厂主汽温控制系统大惯性、大迟延、慢时变以及扰动因素较多,常规串级PID控制难以取得满意的调节效果的特点,该文介绍并分析了预测函数控制(PFC)的基本原理和特点,给出了一阶加纯滞后系统的预测函数控制的具体算法,并将PFC和PID控制相结合,提出了PFC-PID串级主汽温控制策略。系统的内回路采用PID控制,内回路和主调节区对象构成PFC的广义被控对象,对广义被控对象进行拟合简化得到一阶加纯滞后对象,作为PFC的预测模型,算法简单;预测模型失配时,系统仍具有良好的控制品质,易于工程实现,具有较高实际应用价值。大量的仿真实验表明,采用PFC-PID串级控制策略的主汽温控制系统的动态品质明显优于采用PID串级控制策略的系统,具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。

用RBF网络整定的火电厂主汽温PID串级控制系统

火电厂主汽温具有大惯性、大迟延等特性,其动态特性随负荷而变化,采用常规的按照典型工况整定的固定参数PID串级控制难以获得满意的控制效果。为此,提出一种用RBF网络整定的PID串级主汽温控制策略,将RBF神经网络和常规PID串级控制相结合构成的智能PID控制器不仅具有常规PID控制器的特性,而且具有智能控制器的自学习能力,增强了系统对不确定因素的适应性。仿真研究结果表明:系统动态品质明显优于通常的PID串级控制,能适应对象参数的变化,具有较强的鲁棒性和自适应能力。

锅炉汽包水位系统DMC─PID串级控制仿真研究

给出具有可测干扰系统的动态矩阵控制(DMC)算法,并结合动态矩阵控制、串级调节和PID控制三者的优点,提出了锅炉汽包水位控制系统的DMC-PID控制策略,即内回路采用PID控制快速消除给水流量的扰动,外回路采用带前馈补偿的DMC控制,可有效地克服汽包水位系统的另一主要扰动-蒸汽流量的扰动,同时DMC的强鲁棒性保证了在对象特性变化的情况下仍然获得良好的调节品质。计算机仿真结果显示了该控制策略的有效性和实用性。

热力系统串级控制PID参数优化研究

提出一种稳定域约束的串级PID控制器的参数优化方法。首先根据广义H_B定理得到串级PID控制器参数的稳定域约束条件,然后利用遗传寻优算法获得ITAE性能指标最优的串级PID控制器参数,最后通过对锅炉过热汽温和火电厂主汽压力的串级控制系统的研究,表明该方法有效且易于实现,设定值跟踪和扰动响应曲线输出平缓、超调量小、调节时间短。

抽水蓄能机组空载工况动态矩阵PID串级控制

针对传统PID控制对含机械时滞抽水蓄能机组调节系统控制效果不理想的问题,提出了一种抽水蓄能机组的动态矩阵PID串级控制策略。考虑液压执行机构的机械时滞和主接力器的限幅与限速,建立了小波动情况下抽水蓄能机组调节系统的数学模型。在调节系统原PID控制作为内环控制的基础上,引入动态矩阵控制作为外环控制,通过天牛须搜索算法来整定优化PID参数,提出了一种新型抽水蓄能机组动态矩阵PID串级控制方法,并应用PID等6种控制策略对调节系统进行控制仿真。结果表明:所提出的控制方法可以在不同机械时滞作用下有效改善抽水蓄能机组调节系统在空载频率扰动时的控制性能。研究成果可为抽水蓄能机组的调节系统控制提供借鉴。

DMC-PID串级控制在CVT速比控制系统中的应用

通过分析CVT速比控制系统的结构及基本控制原理,确定该系统具有时滞弱非线性特性,论述了常规PID控制算法以及单一的DMC控制算法应用于该系统的局限性.针对这一问题,设计了DMC-PID串级预测控制算法,该算法将经过PID校正的速比控制系统作为广义的控制对象,用DMC预测算法在线滚动优化控制参数,在优化过程中利用实测信息不断进行反馈校正,充分发挥DMC算法的超前预测性和强鲁棒性以及PID控制算法的抗干扰能力.台架实验结果表明,与常规的PID算法相比,该算法能有效减小速比跟踪过程中的波动,超调量由14%下降为4%,过渡时间由6 s缩短为4.5 s,提高了系统的动静态性能.

动态矩阵(DMC)-PID串级预测控制策略在新型叶片连续回转马达位置伺服系统中的应用

动态矩阵(DMC)预测控制是一种以优化指标确定控制策略的方法。基于DMC的PID串级预测控制是在单纯PID串级控制的基础上,把经过PID校正的伺服系统定义为广义对象,作为DMC的被控对象,用DMC预测算法在线滚动优化控制参数,在优化过程中利用实测信息不断进行反馈校正。通过仿真分析,与单纯的PID控制相比,在新型叶片式连续回转马达位置伺服系统中采用DMC-PID串级预测的一种控制方法控制能够使整个系统的跟踪性能得到进一步提高。

基于Smith预估的模糊/PID串级主汽温控制系统仿真

针对火电厂主汽温控制对象特点,提出一种带Smith预估的模糊/PID复合串级控制系统。该系统的主控制器采用模糊/PID并联控制器,其中常规模糊控制模块中加入了自适应环节,主环中还采用增益自适应Smith预估控制器,以提高系统适应工况变化能力。Matlab仿真结果表明,新的串级控制系统对模型的不确定性和外扰均有较强的适应性和鲁棒性,其控制品质远优于常规的串级控制系统。

预测－PID 串级控制及其在锅炉液位系统中的应用

本文将串级控制与广义预测控制相结合，应用于工业锅炉液位的控制系统。实际运行结果显示了这种控制结构的强鲁棒性和抗干扰能力。

基于期望闭环系统响应的网络化串级控制系统PID整定

研究有常数网络诱导时延的一类典型网络化串级控制系统的PID控制器参数整定问题。系统中的网络诱导时延为常数,主对象和副对象均为一阶惯性加纯迟延环节(FOPDT)。主控制器是有超前滞后校正环节的PID,副控制器是带有滤波环节的PID。基于过程模型和期望闭环系统响应整定PID参数,采用一阶P偄de近似纯迟延环节,以解析的形式推导出了主控制器和副控制器整定参数的表达式,并采用双线性变换法得到离散时间PID控制器。提出了网络化串级控制系统的控制性能综合指标,并基于TrueTime工具箱在不同网络诱导时延时对网络化串级控制系统进行了仿真研究。仿真结果和性能指标计算结果均验证了所提算法的可行性和有效性。

基于串级PID四旋翼飞行器控制系统研究

四旋翼飞行器具有不稳定、非线性、强耦合、建模不确定性等特性,同时是一个四输入、六输出的欠驱动系统。针对这样的系统,学者们在飞行器控制算法方面做了许多研究,比如LQR、滑模控制、反演控制等。虽然这些控制算法在姿态控制等方面有比较好的效果,但需要建立准确的数学模型,数据的实时处理对处理器性能要求高,实现起来有一定的困难。针对上述问题,以小型四旋翼飞行器为研究对象,根据牛顿-欧拉方程建立了四旋翼飞行器的运动、动力学模型,设计了一种易于实现的串级PID控制器,分别对飞行器的位置与姿态进行控制,应用MATLAB/Simulink对所设计的控制器进行仿真。结果表明,串级PID控制器能够快速、稳定、准确地对四旋翼飞行器实现姿态和位置的控制,同时具有比较好的鲁棒性。

简化的DMC-PID串级控制及其在汽温系统中的应用

DMC控制(动态矩阵控制)中控制量的计算涉及到矩阵的求逆,计算量较大。提出了一种SDMC(简化的DMC算法),并且与串级控制相结合,形成SDMC-PID控制策略。应用于电厂过热汽温系统仿真研究表明,该方案使控制系统具有较强的鲁棒性及良好的跟踪性能,提高了系统的动静态性能指标。

基于前馈补偿和模糊PID的提馏段温度串级控制系统术

针对精馏过程内部机理复杂、参数动态变化情况,提出一种基于前馈补偿和模糊PID的提馏段温度串级控制系统,根据提馏段工况的改变,自适应调整主控制器PID参数,同时引入前馈控制,克服系统不可控扰动。结果表明,该系统能够较好地克服各种干扰,稳定提馏段温度,从而达到间接控制精馏产品纯度的目的。