FOPDT模型的PI参数整定方法

针对一阶加纯滞后(FOPDT)模型,基于最优传递函数,提出了Smith预估控制系统的PI参数整定方法。首先介绍了Smith预估控制方法,然后对比Smith预估控制系统的闭环特征方程式和二阶最优传递函数的特征方程式,得出PI控制器的参数整定公式,最后基于ITAE最优传递函数或Butterworth最优传递函数,给出了PI控制器的设计实例,并进行了相应的仿真。仿真结果表明,按该方法设计的Smith预估控制系统的动态性能和抗扰动性能都取得比较好的效果。

变参数FOPDT型系统的强鲁棒自适应PI控制器设计

针对基于非线性模型控制器设计困难的问题,将非线性系统用变参数形式的一阶惯性加延迟(FOPDT)模型描述,并进行控制器设计,从而简化控制器的设计过程并提高控制性能.采用一种新型的自适应比例积分(PI)控制器结构,通过增益参数切换和积分复位实现高精度的设定点跟踪和扰动抑制性能.仿真及实验结果表明:文中方法使系统控制精度提高10倍,达到0.01°;超调量有所减少;模型变化时,阶跃响应和干扰抑制效果仍佳;与传统的PI方法比较,文中方法具有良好的动态、稳态响应性能和鲁棒性.

基于热电制冷的高性能温控系统设计

设计一种基于热电制冷器(TEC)的温度控制系统;介绍了实际的温度控制电路及测温电路,并优化了热电制冷器的驱动电路;运用PID增量型控制算法,实现了VO2薄膜的自动恒温;根据科恩-库恩(Cohn-Coon)公式,对温控系统建模,系统地分析了控制算法和工作电流对温控的影响;经反复测试表明,该系统能够快速,准确地实现恒温,且低成本、集成度高、稳定性好、可扩展性强,具有一定的应用价值。

多变量一阶加纯滞后系统的预测函数控制

提出一个多变量预测函数控制算法,它是模型预测控制算法的一个分支,是基于预测函数控制思想以及Smith预估器推导得到的,是单变量预测函数控制算法的推广.针对壳牌公司的重油催化裂化分馏塔装置,进行计算机仿真实验.仿真结果表明,在多变量一阶加纯滞后系统控制中,该控制算法比单变量的预测函数控制算法具有更好的控制品质.

用于二阶加纯滞后过程的IMC-PID控制器的研究

研究了用于二阶加纯滞后过程（ＳＯＰＤＴ）的ＩＭＣＰＩＤ控制系统，对纯滞后采用一阶或非对称二阶Ｐａｄｅ近似，给出了结构均为简单的二阶ＩＭＣＰＩＤ控制器，且只需调整一个参数。结果表明：与采用其它经典ＰＩＤ控制器参数整定方法的系统相比。

利用阶跃响应求解一阶加纯滞后系统参数区间的鲁棒辨识算法

基于模型结构的先验信息,提出一种新的鲁棒辨识算法。辨识结果为模型的参数集合,即可给出辨识参数的区间。证明模型实际参数一定落在这个集合中。仿真实例表明这种算法的有效性和实用性。

一类非自衡对象的扩展内模PID控制

针对一般方法在非自衡控制对象中应用的不足,提出了一种扩展内模PID调节器的整定方法。采用非对称二阶Pade逼近对被控对象的时滞环节做近似处理,并结合内模控制原理导出了一种简单的基于内模控制的PID调节器参数整定策略,从而得到PID调节器的整定参数,所设计的调节器可使系统同时具备更好的目标跟踪特性和干扰抑制特性。仿真研究结果表明了该方法的有效性。

一种新的实用PI控制闭环辨识方法

对于有PI控制器的闭环系统,提出一种辨识方法,可以在闭环系统运转下得到控制对象的开环传递函数.首先,根据闭环系统的衰减振荡曲线,近似地求出闭环控制系统的二阶加时滞(SOPDT)闭环传递函数.然后,用方框图等效法,在所得的闭环传递函数中将PI控制器分离出去;再通过比较系数就得到对象的开环传递函数.数字仿真和辨识实验表明此法有很好的辨识精度,计算量小且非常易于在线实现,具有比较重要的现实意义.

一种PI闭环辨识新方法

提出了一种闭环辨识的新方法。通过时域法得到的闭环传递函数与假定过程模型所得的闭环传递函数在相角为 90°和 1 80°两个点上的模和相角的关系 ,从而辨识出假定模型中的未知参数 ,仿真实验的结果表明 ,该方法是可行的 ,并且有较好的精度。

具有可测扰动典型过程的预测函数控制

针对具有时滞可测扰动的一阶惯性纯滞后对象,考虑扰动通道和控制通道纯滞后时间相对大小,基于Smith预估补偿思想,提出了一种改进的可测扰动前馈补偿预测函数控制算法。仿真结果表明,该算法对可测扰动引起被调量的变化有很好的补偿效果,同时给出了补偿效果与预测函数控制器设计参数选择之间的规律。该算法计算量少,易于工程实现,具有很高的实际应用价值。

具有逆变器死区补偿的永磁同步电动机滑模控制

为削弱空间矢量脉宽调制死区效应对永磁同步电动机调速控制系统的影响,建立了逆变器的非线性模型和整个控制系统的模型。结合模型参考控制方法和滑模变结构控制方法,提出一种基于电压模型参考的双闭环二阶滑模控制方法,削弱了传统滑模控制固有的抖振现象,不需要测量逆变器参数而能自动补偿其非线性扰动。仿真结果表明,所提控制方法实现了系统全局稳定性控制,鲁棒性强、转速跟踪速度快、无超调量,电流谐波和转矩脉动明显减小。

二阶加纯滞后模型的闭环在线辨识

本文提出一种在线测取N组闭环系统的数据 ,得出二阶加纯滞后模型参数的辨识方法 ,该方法辨识准确 ,辨识时间短且对正常运行的系统影响较小。大量的仿真实验表明该方法辨识精度高 ,对采样点数不敏感 ,受干扰的影响很小。该辨识方法可以在过程和仪器的自适应控制中采用。

带新型死区补偿策略的感应电机磁链转速观测器

感应电机转子磁链观测准确与否直接影响电机的控制性能。传统的电压、电流磁链观测模型在低速时观测结果存在显著的幅值误差和相位滞后问题。采用电压-电流混合模型构成闭环磁链观测器,将混合模型的磁链角作为反馈实现电流模型的转子磁链定向,避免了检测转子的速度或瞬时角度;并采用模型参考自适应法,将混合模型得到的转子磁链作为参考模型,电流模型作为可调模型,转速误差信息经PI调节获得准确的转子角频率。为了抑制死区效应对观测器性能的影响,提出一种相电压对称补偿策略,消除了输出电压的偏移,并辅助一种新型滤波器,有效滤除高频分量,提高电流极性判断的精确性。通过仿真和实验测试验证了所提方法的可行性及有效性。

基于一阶时滞系统的Smith预估器控制研究

针对PID控制算法不能适用于大时滞系统,本文以一阶时滞系统(FOPDT)为控制对象,提出了基于Smith预估器的控制方案,当系统模型不精确或有扰动时,通过添加滤波器增强系统的鲁棒性和抗干扰能力。仿真结果表明:该方法可有效消除时滞对系统动态性能的影响,加快时滞系统的调节过程,减小超调量,提高系统的稳定性和抗干扰能力。

一种确定PID参数稳定域的图解法

针对带滞后因子的一阶惯性环节的PID控制器,给出确定其参数稳定域的一种图解方法.基于参数空间的图解稳定性准则,在已知比例增益范围的前提下,针对稳定和不稳定开环对象,直接在积分-微分参数空间绘制和确定稳定区域,避免了复杂的数学计算.该图解稳定性准则给出闭环稳定的一个充分必要条件,所得结果没有任何保守性.此方法也可用来求解系统的相对稳定度问题和应用于其他任意给定被控对象.

SOPDT对象的预测PID控制及稳定性分析

提出了基于二阶非振荡及振荡加纯滞后的预测PID控制器的结构形式。这种控制器既具有PID控制器的优点:简单的结构形式、良好的鲁棒性和可靠性,又具有预测的功能:即可以根据以前的控制作用来预测以后的控制作用。通过仿真表明:在干扰、噪音存在和模型失配的情况下,预测PID控制器具有良好的控制性能,特别适合大纯滞后系统的控制。同时运用Monte-Carlo方法分析了其鲁棒稳定性,结果表明:它是一种值得在实际工程中推广应用的新型控制器。

基于ITAE最优传递函数的时滞系统次优控制比较研究

采用标准[m/n]Padé有理函数逼近时滞因子的方法进行控制对象的模型降阶,并基于位移无静差ITAE最优传递函数,设计了两种时滞系统次优控制器。以双容时滞系统为仿真对象,比较研究表明,基于全极点标准[m/n]Padé有理函数逼近设计的次优控制器获得最佳控制效果。

大时滞二阶过程内模预测控制系统设计

带有大时滞的双容过程是常见的二阶工业过程,由于过大的时滞使系统难以控制。针对一类带有大时滞的双容过程,采用内模控制系统结构,使系统具有良好的抗扰性和鲁棒牲。给出了在希望的幅值和相角裕量下控制器参数的计算方法。设计例子与仿真结果表明,根据该方法设计的系统有比较满意的稳定性和鲁棒性。

Dahlin控制器的根轨迹研究

本文研究了针对一阶时滞对象的Dahlin控制器的根轨迹。该根轨迹以闭环系统时间常数为参数。研究表明,随着闭环系统时间常数的减小,除了静止的极点外,控制器的所有的极点都将远离原点;其中,位于实轴上方的极点沿逆时针方向运动;位于实轴下方的极点沿顺时针方向运动。可以通过根轨迹的性质来研究算法的鲁棒性。