基于多模型IMC-PID的三水箱液位控制算法研究

为解决传统控制算法在对三水箱液位控制时,存在控制时间长,控制效率低的问题,基于多模型IMC-PID设计一种三水箱液位控制算法。通过基于多模型的三水箱模型结构设计、三水箱数据模型参数辨识、IMC-PID控制器设计及参数整定,设计一种全新的控制算法。通过与传统控制算法的应用结果对比得出,新的算法控制时间更短,控制效率更高。

IMC-PID在水厂出水浊度控制中的仿真研究

城市供水出水浊度过程是一个大惯性、大时滞、非线性、时变以及随机干扰多的难控对象,采用常规PID控制很难取得理想的控制效果。IMC-PID控制器的参数都以唯一和直接的方式与模型参数相关,并且只有一个在线可调整的参数——低通滤波器时间常数,其大小决定了系统的性能指标和鲁棒性。仿真研究表明,对于常用的一阶惯性加时滞工业对象模型,采用IMC-PID控制器可以取得良好的控制效果,当实际过程与模型不匹配时通过调整滤波器时间常数仍然可以达到比较好的控制效果。

气动位置伺服系统的NN-IMC控制研究

提出了一种用于气动伺服系统的内模控制与神经网络相结合的智能控制方法 ,即NN -IMC控制法。该方法在提高控制性能方面有许多优点 ,能减少扰动的影响 ,鲁棒性较强 ,易于进行稳定性分析 ,只有一个调整参数 ,所以在工业应用中具有明显优势。当对象含有非线性环节的时候 ,可用神经网络来获得适当的控制参数。将所提出的NN -IMC智能控制法应用于含有强非线性气动伺服系统中 ,通过实验验证了它的效果。

基于内模控制理论的HVDC IMC-PID控制器设计

分析了内模控制(IMC)理论的优越性,推导了HVDC控制系统的传递函数,在IMC理论基础上设计了直流控制系统IMC-PID控制器。控制系统的性能指标采用平方积分误差值(ISE)衡量,鲁棒稳定性指标采用M值进行评定,在综合考虑两者的基础上进行IMC-PID控制器参数的整定。在MATLAB中搭建标准模型进行数字仿真,结果显示在系统参数发生一定变化时系统仍能够保持稳定,具有较好的动态性能,由此证明了所提设计方法的可行性和有效性。

基于LMI和IMC的动态反馈抗饱和补偿设计

提出了一种基于线性矩阵不等式(LMI)和内模控制(IMC)的动态反馈抗饱和补偿器的设计方法,为此首先简要地介绍了基于统一框架的抗饱和补偿器设计方法,然后针对原框架计算量庞大的问题,利用模型精确的IMC结构中对象和控制器同时稳定就能保证系统闭环稳定的特性对框架进行改造,并进一步选取了具有(?)2范数形式的性能优化指标,通过整定控制器的方法来优化闭环系统的工作性能,给出了LMI形式的结果．最后给出了运用此方法设计补偿器的一个仿真实例．

多变量多时滞系统的前馈补偿解耦及IMC-PID控制

多变量系统控制器设计中遇到的主要难题是多时滞和强铰链耦合问题;对于非奇异方阵系统,根据解耦理论通过串级前馈时滞补偿器将原系统解耦为多个单变量小时滞系统,运用模型降阶技术,将解耦后的复杂单变量小时滞系统逼近为FOPDT(一阶环节+延时)形式,采用IMC控制策略实现多个单变量系统单位反馈控制,运用了麦克劳林级数展开式,通过相应项系数的比对得到了传统PID控制器;仿真分析表明了该方法能够有效性地补偿系统时滞,同时现实解耦;解决了多变量多时滞系统控制器设计复杂性的难题,有一定的工程参考价值。

火电单元机组协调控制系统的多变量IMC-PID设计

根据单元机组的低阶非线性模型,经过适当的简化,推导出一个双输入双输出、能够描述机组动态特性及机炉间相互耦合关系的传递函数矩阵。以该矩阵为基础,采用多变量内模控制的方法对单元机组协调控制系统进行设计,为了能方便地在实际工程中实现,文中推导出了该控制器的PID实现形式,最终简化的控制器结构简单,需调节参数少,可调参数与系统动态性能的对应关系明确。仿真试验表明:该控制器具有良好的解耦效果和负荷适应能力。

永磁无刷直流电机调速系统的改进型IMC-PI控制

针对永磁无刷直流电机调速系统提出了一种改进的内模PI(Internal model control PI,IMC-PI)控制方法。根据内模控制原理设计出PI控制器,引入一种作用函数,将其与PI控制器串联构成改进的IMC-PI控制器。作用函数为偏差的微分表达式,其阶次的选择应保证系统开环传递函数严格真实。改进IMC-PI控制可使系统的调节过程分为作用函数趋近零和保持为零的两个阶段,从而保证系统偏差按照作用函数等于零确定的轨迹趋近于零。仿真和实验结果表明方法可有效提高控制系统的性能。

直流位置伺服系统改进型IMC-PI控制方法

针对直流位置伺服系统,提出了一种改进型IMC-PI控制方法。引入作用函数,并将其与IMC-PI控制器串联,构成改进型PI控制器,其中IMC-PI控制器根据内模控制原理进行设计,作用函数为系统偏差的微分表达式,其阶次的选择应保证系统开环传递函数为严格正则。改进IMC-PI控制可使系统的调节过程分为作用函数趋近零和保持为零的两个阶段,从而保证系统偏差按照作用函数等于零确定的轨迹趋近于零。仿真结果表明所提方法可使系统具有良好的动态响应性能和鲁棒性。另外,利用Qstudio RP实验平台跟随跟随1+sin(10t)rad正弦信号时,IAE为0.14 rad·s,实验结果表明该方法可有效改善伺服系统的性能。

基于模糊PID的模型参考自适应IMC汽包水位控制

针对发电厂锅炉汽包水位具有非线性特性、存在虚假水位,且运行过程中控制系统超调量大、响应速度慢、抗干扰能力差等问题,提出了一种基于模糊推理的模型参考自适应内模控制(IMC)方法。将模糊控制方法和IMC方法相结合,采用相消法设计IMC器,根据参考模型输出与实际被控对象输出的偏差e及其变化率ec在线模糊调节PID参数。通过Simulink对基于模糊PID的模型参考自适应IMC的汽包水位控制系统进行仿真验证,并与IMC-PID的汽包水位控制系统进行对比。结果表明,基于模糊PID的模型参考自适应IMC方法自适应能力更强,抗干扰能力和鲁棒性更好,能够更好地保证水位的稳定。

IMC-PID在开口闪点仪线性升温控制系统中的应用

开口闪点仪对温度控制精度要求较高,采用常规PID控制难以达到国标中规定的线性度。运用最小二乘法的一阶惯性加滞后模型直接辨识法,辨识出温度控制系统的传递函数模型;然后,结合内模控制原理,设计了仅需调整一个参数的IMC-PID控制器。在模型匹配和失配两种情况下,与Ziegler-Nichols法和Cohen-Coon法整定的PID控制器仿真对比,通过调整滤波器时间常数仍能获得较好的线性度。并将该算法应用到开口闪点仪温控系统中,仿真和实际应用均表明,IMC-PID具有较强的鲁棒性和较好的动态特性。

IMC-PID在大惯性大滞后系统中的应用及仿真

针对PID对大滞后大惯性系统的控制效果不佳、参数整定复杂等方面的不足,将内模控制与PID控制相结合,并在MATLAB环境下进行仿真.以算例证明内模控制与PID控制串级结合,比单纯的PID控制具有更良好的鲁棒性和抗干扰性,不但调节速度更快,参数整定方法更简单,而且还不依赖于对象模型的参数,非常适用于工业过程控制.

高阶时滞系统的降阶IMC-PID控制研究

针对一类存在非最小相特性的二阶纯滞后对象,采用一阶Pade逼近,研究基于IMC的先进控制方法,得到一种新型IMC-PID参数整定方法。对于典型高阶时滞对象,先采用最小二乘法将其拟合为工业常见的二阶时滞过程模型,然后采用此IMC-PID方法进行控制器设计研究。仿真结果表明,对于此类高阶时滞对象,该控制方法较经典的PID控制方法有更好的动、静态特性。

一种结合AADL和IMC的系统可靠性建模方法

随着嵌入式软件在安全关键领域广泛应用,系统可靠性随着其规模、复杂度和性能需求的不断提升而愈显重要。结构分析设计语言AADL是应用于嵌入式领域的体系结构建模、分析和验证的重要手段。由于AADL是一种半形式化模型,需要精确描述其语义才能进行定量分析。提出一种基于AADL的系统可靠性建模方法。首先,结合AADL模型和AADL错误模型附件,得到AADL可靠性模型;然后,提出一种模型转换方法,将AADL可靠性模型的基本元素和错误传播等特殊元素转换到交互式马尔科夫链模型IMC,进行可靠性定量分析;最后,结合法国空中交通控制系统的实例,证明该方法的可行性和有效性。

IMC-PID控制器在轧机液压自动位置控制系统中的应用

提出一种能使系统取得较好性能鲁棒性的内模PID滤波器参数选取方法。由于内模PID中滤波器参数对闭环系统的动态性能影响明显且由Monte-Carlo实验结果可直观看出并评价闭环系统动态性能的优劣,因此通过Monte-Carlo实验来选取滤波器参数可保证系统的性能鲁棒性。将所提出的参数选取方法应用到轧机液压自动位置控制系统中,结果表明:通过该方法选取的滤波器参数可使系统的动态响应具有较小超调和较好的性能鲁棒性,达到理想的控制效果。

IMC预测控制在德州电厂摆角控制再热汽温的应用

通过摆角自动控制实现再热汽温的精细调控,一直是燃煤机组电厂的一大难题。通过德州电厂1号机组摆角再热汽温控制改造前后的系统分析,得出采用北京控软公司先进控制系统AECS-2000 IN-TUNE(建模、优化引擎)与MANTRA(运行引擎)中的IMC内模预测控制、MMC多变量解耦控制器、CC协调控制模块以及APC模块等先进控制技术及策略方法,能够解决再热汽温的精细控制,并能提高机组的安全经济运行和节能减排效果,对同类型电厂具有一定的应用参考价值。简单分析了该软件的新控制技术以及策略方法,展望未来电厂先进控制技术的发展方向和前景。

基于共模电压有效值的间接矩阵变换器调制策略对比分析

间接矩阵变换器(indirect matrix converter, IMC)是一种无中间直流环节的AC-AC变换器,具有正弦输入输出特性,且功率密度大、运行效率高,在风力发电、交流传动等领域应用前景广阔;但IMC在调制运行过程中不可避免会产生共模电压,对电机造成损坏,影响系统的可靠运行。为了提升IMC运行可靠性,抑制其输出共模电压,文章以逆变级相邻四有效电压矢量调制、逆变级相邻三有效电压矢量调制、整流级相邻三有效电流矢量调制、整流级120°两有效电流矢量加零电流矢量调制和整流级加权三有效电流矢量调制共5种经典抑制IMC共模电压峰值达42.3%的调制方法为研究对象,通过对其输出共模电压有效值进行建模,考虑电压传输比对共模电压有效值的影响,量化分析共模电压有效值的变化规律,比较不同调制方法对共模电压的抑制能力。从5种调制方法的共模电压有效值对比分析结果可知,采用逆变级相邻四有效电压矢量合成的空间矢量调制方法对IMC共模电压有效值的抑制效果最佳。仿真和实验结果验证了上述理论分析结果的正确性。

About Vietnam＇s Irrigation Management Model

经过长时间运行，越南的许多农田水利工程系统已逐渐老化并落后。同时，在市场经济的过渡时期国民经济结构与各国民经济成分之间也慢慢地变化，迫使管理机制也要随之改变。尤其对于农业部门，由于经济社会发展需要，要求各种植地区必须集中耕作，以增加产量和单产。由于受到管理制度和工程系统的制约，使管理效率与工程利用效果大大降低。因此，面对生产和生活需水量的增加，建立与采用合适的灌溉管理模式是十分重要。

基于IMC-PID的大型重载多缸升降平台同步控制算法

针对大型重载多缸升降平台对升降同步精度要求的情况,提出了一种基于内模控制原理的闭环PID控制方法。通过对升降平台原理和应用工况分析,建立液压系统模型和IMC-PID模型,并进行仿真分析。仿真结果表明:该模型具有良好的鲁棒性和稳定性,控制精度大幅度提高。

基于IMC-PID控制算法的超声波电机控制

超声波电机(USM)是在超声波范围内的机械振的转动驱动器,由于具有低转速高扭矩、体积小、噪声低等优点,广泛应用于医疗设备和其它工业领域。但是由于具有高度非线性的输入/输出特性,所以得到精确的数学模型,这就使控制变得十分困难。本文采用内模控制PID算法(IMC-PID)应用于USM的控制,将传统的P、I、D三参数的整定简化为一个参数,并将经系统辨识后的模型作为控制器的控制模型,提高了控制系统的各种性能。实验结果表明:该算法补偿了超声波电机的非线性和特性的波动,对外界干扰有良好的稳定性和适应性。