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。

PFC-PID控制在加热炉炉膛压力控制中的应用

针对工业P ID控制器不能很好兼顾抗干扰性与鲁棒性的缺点,将预测函数控制(PFC)与P ID控制相结合,提出一种具有PFC-P ID控制结构的新型预测函数控制器并成功地应用到工业焦化加热炉炉膛压力的控制中。由于其控制策略实现了目标和控制的分层,因此其控制效果要优于仅存在P ID控制的情形。实际工业应用表明了该方法的有效性。

基于RBF神经网络的PFC-PID主汽温串级预测控制

针对主汽温系统的迟延性、大惯性、时变性等特点,采用辨识工具箱对预处理过的数据分别建立导前区和惰性区的数学模型,便于拟合成一阶纯迟延的广义被控对象;采用RBF神经网络辨识一阶纯迟延对象模型的比例增益、时间常数和迟延时间,将此辨识模型作为PFC的预测模型克服系统的迟延性;利用PI控制内回路,PFC控制广义被控对象的策略,实现了基于RBFNN的PFC-PID主汽温串级预测控制。通过仿真结果可知PFC-PI对系统的控制效果优于PID-PI的控制效果;通过模型参数失配模拟系统时变性,由仿真结果可知在线PFC控制可以针对不同模型优化出不同的控制律克服系统时变性和非线性的问题;同时在1000 s时输出端加入20%的负荷,有效证明了运用此策略控制主汽温系统具有较好的抗外扰能力。

基于PFC-PID算法的无线高温加热炉温度控制系统

针对有线过程控制难以解决工业现场环境恶劣、布线复杂和施工困难等问题,设计开发了基于比例积分微分的预测函数控制算法的无线高温加热炉温度控制系统.首先利用无线硬件搭建基于WirelessHart协议的无线通信网络,以替代传统的有线网络.在此无线网络的环境下,以监视与控制通用系统组态软件为平台、工业高温加热炉为研究对象,采用改进预测函数控制与传统比例积分微分控制相结合的算法,开发了无线高温加热炉温度控制系统,实现对高温加热炉温度的无线监测和实时控制.工程实施结果表明所设计的控制系统可以解决无线通信过程中丢包问题,其可靠性、控制精度、响应速度均能够满足工业现场的要求,并有效地解决了有线网络可拓展性和可移动性差等问题.

基于PFC-PID算法的茶叶炭焙机温度控制系统

传统的温度控制系统由于没有改进PID控制器,导致其存在温度预测准确率低、温度跟踪精度低和控制效果差的问题,试验对PID控制过程进行改进,设计了基于PFC-PID算法的茶叶炭焙机温度控制系统。通过FPGA、输入电路、输出电路、人机接口、分频模块5个部分构成茶叶炭焙机温度控制系统的框架,在温度控制系统中结合预测函数控制算法和积分微分控制算法PID实现茶叶炭焙机的温度控制。结果表明,该系统的温度预测准确率和温度跟踪精度更高、控制效果更好。

机电伺服系统的预测函数控制算法研究

针对典型机电伺服系统,提出了一种PFC PID串级透明控制策略,通过内环PID控制来提高抗干扰性,调节PID参数将其拟合成为一阶加纯滞后系统,作为外环PFC控制的广义对象,外环采用预测函数控制来获得良好的跟踪性能和强鲁棒性。详细分析了预测函数控制在具有参数饱和限制环节和滞后的机电伺服系统中的实施算法,分析了系统的闭环性能,并得到了其稳定鲁棒性条件。通过仿真验证了方法具有良好的鲁棒性和抗干扰能力。

基于改进预测函数控制的原油稳定加热炉控制系统

针对原油稳定加热炉温度控制系统存在时滞、抗干扰能力差的问题,提出将预测函数控制与增量式PID控制相结合的控制方案,并采用小波函数作为基函数。首先,利用增量式PID控制算法对预测函数控制算法的优化目标函数进行改进,建立具有PID结构的预测函数控制优化模型;其次,将小波函数作为基函数,并通过计算基函数系数得到控制律。通过灵活设置小波基函数的个数和位置分布,确保拟合点逼近要求的同时兼顾整体控制性能。仿真结果表明,所改进的预测函数控制算法抗干扰能力强、超调量小,跟踪性能更好。

预测函数控制及其在伺服系统中的仿真研究

根据预测函数控制(PFC)的基本原理和特点,在分析其一般算法的基础上,设计了典型伺服控制系统的预测函数控制器。采用同步齿型带传动的单级倒立摆系统,对该广义被控对象进行线性拟合简化后得到单级倒立摆系统的预测模型,通过PFC与PID串级控制仿真研究,结果表明PFC串级控制能在快速系统中改善系统的跟踪性能,适应快速、高精度受控对象对控制算法的要求;PFC控制系统的动静态品质及在参数时变等情况下的鲁棒性均优于常规PID串级控制,抗干扰能力强,具有较高的工程应用价值。

模型降阶PFC在织机张力系统中的应用

织机张力受多种因素的影响较难控制,其控制效果对于纺织产品的质量至关重要。对织机的张力控制系统进行研究,通过辨识得到其传递函数。预测函数控制能适应快速相应对象的控制要求,但控制系统的传递函数不宜复杂,要想利用这种控制方法对张力控制系统进行有效的控制,必须对系统的传递函数进行降阶。通过推导得到基于模型降阶的预测函数法,并将它应用到这样的系统中去。仿真结果表明,这种控制方法的比常规的控制方法具有更好的控制效果。

单相光伏发电并网的研究

针对如何提高太阳能光伏发电系统的转化效率,对具有最大功率控制的系统进行研究,提出了一种双环控制方式。并以STM32为控制器,给出了其控制方法。通过Matlab建模设计光伏输出后的控制系统,新的控制系统实现了最大功率跟踪与功率因数校正。仿真表明,该方式具有简单、控制方便、效率高的优点。并通过实物加以验证该方法的可行性,该控制策略可应用于单极式光伏并网系统最大功率点跟踪控制,且实现了系统的高效率并网运行。

永磁同步电机定位精度的研究

针对传统PID位置定位算法定位精度的缺陷,提出了一种新型PFC-PID位置定位算法。速度环采用PID控制来提高抗干扰性,位置环采用预测函数控制提高跟踪精度。在一台永磁同步电机上验证了算法。实验结果表明定位精度明显提高,系统鲁棒性强。

氯乙酸生产结晶过程的预测函数控制仿真研究

针对氯乙酸生产结晶过程被控对象大滞后、大惯性的特点,设计了基于PFC-PID的串级控制系统。该系统将串级控制结构和预测函数控制算法相结合,内回路采用常规PID控制器,外回路采用预测函数控制(PFC)。结合了2者的优点,仿真结果表明,该串级控制系统在控制品质、鲁棒性等方面明显优于常规PID控制系统。

PFC在鱼雷控制系统中的应用

鱼雷中的制导系统对于其打击精确度起着十分重要的作用。PID控制是一种常规的控制方法,在鱼雷自动控制系统中得到应用,但在进行参数整定时,存在着响应速度与超调之间的矛盾。预测函数控制方法具有控制量计算方程简单、实时控制计算量小、跟踪快速等特点。对鱼雷偏航角速度控制系统进行研究,先对系统的传递函数降阶,再采用PFC进行控制。仿真结果表明,这种控制方法具有更好的控制效果。

基于PID控制的PFC功能在恒压供水系统设计中的应用

随着变频调速技术的快速发展,针对当前供水方式存在的问题,进行系统调研,本文基于ABB变频器PID控制的PFC功能,系统分析了PFC功能用于恒压供水系统设计的工作原理和工况,给出了完整的电气设计原理过程,并进行了系统设计与实现。运行调试结果表明,该系统不仅具有很好的稳定性、可靠性和安全性,其节能效果也是非常显著的。

基于DSP的数字控制功率因数校正

相对于传统的模拟控制技术,采用数字控制技术的PFC具有显著的优点。文中讨论了采用数字信号处理器(DSP)作为控制核心时PFC主电路参数的选择,并详细讨论了两种数字PID调节器参数的确定方法。最后在Simulink中仿真得到了较理想的波形。

基于PID算法的高精度LED数控恒流驱动电源设计

针对LED驱动器恒流精度低、控制线性度差和电磁兼容不达标等问题,通过分析LED的电气特性和微处理器智能控制开关电源等,以TI公司的MSP430G2553微处理器为控制核心,选用AC-DC稳压变换器和DC-DC恒流变换器结合的两级驱动方案,设计并制作一款基于PID算法的高精度可调光LED开关恒流驱动器。该系统实现了宽输入电压范围为90 V~265 V,输出功率在1 W~40 W范围内可调,实现人机交互并解决电磁兼容问题。测试结果表明该系统最大驱动12串8并96 W的LED阵列,恒流源模块效率达92%,系统效率因数达0.87,电流精度小于1%,负载调整率小于1%。

恒压供水系统的PFC宏应用及PLC控制

结合实际循环供水系统项目,介绍变频调速PFC宏及PLC控制的具体应用。