基于Ziegler-Nichols优化算法的火电机组负荷频率PID控制研究

随着风电和光伏接入电网的规模不断扩大,电网负荷峰谷差逐渐增加,电网的频率控制出现超调量过大、调节速度过慢等一系列问题。本文针对互联电力系统的负荷分配以及频率控制问题,提出考虑发电机组分配系数的互联电力系统负荷频率控制方法。首先,建立单个区域包含多个火电机组的两区域电网自动发电控制(AGC)系统仿真模型,根据各发电机组的煤耗特性建立经济性目标函数,并且获得最优的出力分配系数;然后,基于联络线功率和频率偏差控制(TBC-TBC)的控制模式,采用经Ziegler-Nichols相关算法优化后的PID控制,并对优化后PID控制器的鲁棒性进行分析研究;最后,基于两区域系统仿真模型,在一定的负荷扰动工况下进行仿真验证。仿真结果表明:该分配方法能够有效节省煤耗,本文算法优化后的PID控制器在频率恢复速度方面具有一定的优势,并且鲁棒性良好。

Cessna-172P自动驾驶机翼水平调整器Ziegler-Nichols PID控制方法

针对Cessna-172P自动驾驶机翼水平调整器PID控制参数设计离线工作量大的问题,提出了Ziegler-Nichols PID控制方法。Ziegler-Nichols PID控制器的自适应过程不需要系统的任何先验知识,也不需要建立任何对象模型,可以保证控制回路始终运行在最佳状态。设计方法通过对Cessna-172P自动驾驶机翼水平调整器达到自适应控制,结合JSBSim飞行仿真系统对其进行初步仿真。仿真实验结果证明,所设计的驾驶机翼水平调整器在全局范围内具有良好的动态响应性能。

基于Ziegler—Nichols的PID控制系统仿真分析

介绍基于Ziegler-Niehols的PID参数整定方法和PID控制器设计，应用MATLAB／Simulink对所提出的PID参数整定方法进行仿真分析。仿真结果表明，此方法设计的PID控制器的各项性能指标良好。

基于粒子群算法与改进Ziegler-Nichols算法的PID整定方法

针对Ziegler-Nichols算法设计的PID控制器阶跃响应不理想,不具有灵活性等缺点,提出基于粒子群算法与改进Ziegler-Nichols算法的PID整定方法。采用粒子群算法优化了Ziegler-Nichols算法中的幅值和相角,设计了具有更好性能指标的PID控制器。实验结果表明采用该方法进行参数整定后的PID控制器响应速度较快,降低了系统的超调量。

基于Ziegler-Nichols频域PID的水轮机自适应调速系统设计

针对水轮机常规PID调速器不能根据系统的动态过程自动调整控制参数的缺点,文章提出一种基于响应曲线的Ziegler-Nichols频域整定方法,在电力系统负荷不断变化时,根据水轮机调速系统Ziegler-Nichols根轨迹在线辨识出过程对象的临界振荡频率,然后基于Zieger-Nichols参数整定规则在线更新PID控制器参数.PID控制器的自适应过程能够在线实时修正PID参数,使控制器适应被控对象参数的任何变化,可以保证控制回路始终运行在最佳状态.结果表明,该方法具有较强的鲁棒性及自适应能力,且实时性强,易于实施,可以满足电网稳定性能指标要求.

采用Ziegler-Nichols-PID算法的激光红外多通池压强控制系统研制

为了实现CO2气体同位素的高性能检测,研制了高精度、高稳定性的激光红外多通池压强控制系统。硬件方面,采用压强传感器连接于多通池前、后端,检测多通池内部气压,主控制器通过PWM信号,调控多通池前、后端比例阀导通状态,从而实现压强的闭环控制。软件方面,采用Ziegier-Nichols工程整定方法,完成对P、I、D3个参数的确定。结果表明:多通池压强为60 Torr(1 Torr=133.322 Pa)时,控制精度为±0.04 Torr。试验中,利用研制的多通池压强控制系统对13CO2、12CO2气体分子在4.3μm吸收光谱进行测量。随着气体压强从0.026~0.066 atm(1 atm=101325 Pa),13CO2和12CO2气体分子吸收光谱的峰值随着压强增大而增大,吸收光谱宽度也随着压强的增大而增大。同时,利用红外气体检测系统对CO2同位素丰度进行长达2 h的测量。CO2同位素丰度均值为-9.081‰,测量值在-8.351‰^-9.736‰之间波动,最大偏差值为0.73‰。可以证明:该系统为红外CO2气体同位素的高性能检测提供可靠保障。

一种自校正PID控制器设计与仿真研究

介绍了一种基于改进Ziegler-Nichols参数整定方法的自校正PID控制器。给出系统的ARX模型,引入带遗忘因子的最小二乘实时参数估计算法和增量式PID控制算法;给出改进的Ziegler-Nichols整定方法,建立临界增益和临界振荡周期与系统参数之间的关系式。以其在变风量空调系统的变频风机—管道静压控制回路中的应用为例,进行MATLAB仿真。仿真结果显示,自校正PID控制系统能够实时估计被控对象的参数,实时整定控制器参数,适应被控过程的变化,具有较强的实时参数估计和自校正能力。

模糊PID控制的原子力显微镜仿真平台

为了在传统PID控制的基础上实现参数的实时在线调整,获得更好的控制效果,进行了模糊PID控制的原子力显微镜仿真研究。运用欧拉-伯努利方程对幅度调制模式原子力显微镜(AM-AFM)的探针动态过程进行建模,并依据AM-AFM负反馈控制的系统模型,加入模糊PID控制模块,建立了一套完整的AM-AFM系统仿真平台。根据专家经验并查找模糊规则手册,建立了PID参数的模糊规则表,实现PID参数实时在线调整,实现了高品质的控制;同时,结合Ziegler-Nichols法离线调整出一组初值,并将此初值运用于模糊系统的模糊中心选择,进一步提高了控制效果。运用仿真平台对两个典型样品进行扫描仿真,检验了模糊PID的控制效果,表明模糊PID能显著提高AM-AFM对表面起伏较大的样品的成像质量。

遗传算法整定PID控制器在下肢电刺激康复训练中的应用

比例微积分(PID)算法是根据系统检测或操作偏差,利用比例、积分、微分运算获得所需调节量以对系统进行反馈控制,因其操作极为方便而广泛用于工程实践。其核心技术是精密确定PID的比例、积分、微分系数。在功能性电刺激应用中,由于PID的稳定性好、工作可靠,对肌肉的复杂性和时变性不敏感,所以得到了广泛的应用。由于功能性电刺激(FES)对于系统反馈控制的鲁棒性要求更为严格,故对于PID实施控制提出更高的要求。利用遗传算法(GA)进行PID控制系数的整定,并尝试用于下肢膝关节角度运动的FES控制,使之能按预定轨迹完成康复动作。对6名受试者进行刺激实验的结果表明:与传统的Ziegler-Nichols整定PID算法相比,基于遗传算法整定的PID算法控制下FES系统偏差可以维持在相对更低范围内以使膝关节运动轨迹与预设目标更好地吻合,从而保证更为稳定的康复训练效果。

一种基于自适应PID参数的无超调控制方法研究

提出一种在自整定确定PID参数的基础上,根据辨识模型的时间常数与纯滞后的比值进一步对比例系数进行自适应修正,从而使得被控对象无超调的达到设定值的方法。并对该方法的跟踪性、抗扰性与鲁棒性进行了研究。

基于蚁群算法的PID参数的二次整定和优化

本文利用二次蚁群算法求解PID参数整定的优化问题,使PID参数寻优速度更快,同时又避免了一次蚁群算法在循环足够的次数后,优化速度已经很小的缺点,能够快速、准确地获得更优的比例、积分及微分参数值,该途径易于实现系统的动态性能指标,并且提高了寻优的速度和精度,实现了系统阶跃响应稳、准、快的性能指标。

PID控制技术及其参数整定方法

详细分析了PID控制常用的参数整定方法,并给出了基于Simulink Response Optimization的最新的参数整定方法,最后给出了基于专家经验的的智能调参技术。

专家自适应PID控制在布输送张力调节中的应用

对纺织工业中布输送张力调节结构的调节原理进行了分析。对张力调节结果工作状态分段线性化,对每个线性化区间由ZieglerNichols规则预先整定相应一组PID控制器参数,通过专家在线判断张力调节机构的工作区间,采用相应PID控制器参数,实现布输送张力的自适应调节。在实际生产过程中,现场控制效果表明这种控制方法有效、可行。

基于遗传整定的光源跟踪伺服系统模糊PID控制器

提出了一种基于遗传算法整定的模糊PID控制器,并将其应用到光源伺服跟踪系统中.针对光源跟踪伺服系统,设计了模糊PID控制器,实现PID参数的在线调整.由于PID参数初值对于系统的控制效果影响较大,传统的齐格勒-尼科尔法初值整定效果不佳,因而利用遗传算法来整定模糊PID控制器的初值.仿真结果表明:基于遗传算法初值整定的模糊免疫PID控制器具有超调量小,响应速度快和鲁棒性强等优点,提高了系统的性能.

基于初值整定的恒压供水系统PID控制器

阐述了恒压供水系统和PID控制器的基本原理,在Simulink仿真软件中建立了该系统的模型,并用Ziegler-Nichols方法整定了系统PID控制参数的初值.仿真结果表明:经过初值整定的恒压供水系统PID控制器具有响应速度快、稳态精度高的特点.

一种改进的针对线性时不变单输入单输出系统的PID控制器

本文提出了一种提高PID控制器的稳定范围和控制精度的改进方法,即通过改变PID控制器的积分项结构,并给出了二阶系统控制对象达到渐进稳定时的相关参数方程。最后采用Ziegler-Nichols参数整定法对改进后的PID控制器和常规PID控制器进行了仿真,仿真结果表明控制效果明显提高。

PID控制在大型腌制库温度调节中的应用

温度控制是肉食品工厂腌制工艺的关键,常常运用PID控制技术对大型腌制库的库温实施调节。通过对Ziegler-Nichols阶跃响应法、局部模板匹配法及2自由度PID控制法进行MATLAB的模拟测试,表明单独使用这些方法并不能得到良好的控制效果,而把Ziegler-Nichols局部模板匹配法及2自由度PID控制法结合起来的复合PID控制法加上控制回路系统能够得到无超调、整定时间短及系统特性变化响应性良好的控制系统。

基于神经网络的液压材料试验机系统自适应PID控制研究

针对液压材料试验机运行过程的出现的精度不高、系统不稳定等问题,对该电液位置伺服系统进行了研究。首先建立了电液位置伺服控制系统的数学模型,运用Ziegler-Nichols传统PID整定方法进行了优化处理;此外设计利用了有监督Hebb神经网络学习算法,给出了基于Matlab语言的PID控制器的S函数,在此基础上建立了单神经元PID自适应控制器的Simulink仿真模型;在系统的稳定性和鲁棒性上,分别通过对传统PID控制方法或先进PID控制算法优化的系统动态性能进行了评价,并且进行了Matlab仿真模拟实验。研究结果表明:采用神经网络控制优化的电液位置伺服系统具有更好的稳定性和鲁棒性,优化解决了材料试验机运行过程中精度不高、系统不稳定的问题。

热交换系统二自由度PID控制

为解决热交换系统的温度控制问题,采用二自由度PID(Proportional-Integral-Derivative)控制算法设计了温度控制器。该控制器的PID参数通过Ziegler-Nichols振荡法整定,二自由度化控制器参数根据经验规则进行调整。利用所设计的二自由度PID控制器和传统的PID控制器进行了多项仿真实验,包括目标跟踪、抗扰、鲁棒性和标称模型控制等。实验结果表明,二自由度PID控制器的目标跟踪速度优于传统PID,具有良好的鲁棒性,对标称模型的控制具有更小的上升时间和反冲。

重复补偿控制PID控制器的设计与仿真

针对非线性系统在工程中广泛应用的各种传统和新型PID控制方法的优缺点和实际应用中遇到的问题,提出了传统PID控制和一种新型重复控制补偿的PID控制。利用Matlab进行仿真并根据两种控制算法的效果进行对比,根据确定性和随机性的指标对系统性能进行了分析。依据实验得出的结果,对两种不同的PID控制进行了评价。