基于多模型集的预测控制研究及物理平台应用

针对工业生产中,可以采用一阶惯性加纯滞后模型描述不同工况下动态特性且随工况变化的工业过程,[1]传统的比例-积分-微分控制器(PID)很难满足工业中非线性对象要求的控制品质,多模型集控制策略是一种解决此类难点的有效方法,其特点是用多个线性模型来逼近非线性过程,此类方法已在许多非线性控制过程中获得应用。预测控制算法具有鲁棒性强、抗干扰性强、对模型的精度要求低等优点。本文将基于多模型集的预测控制算法搭载在可编程逻辑控制器(PLC)中,将此设备应用于物理实验平台。根据物理平台的运行情况,此算法能够有效地克服系统非线性、大迟延特性,取得了令人满意的控制效果。     

模糊神经网络PID在PLC温度控制系统中的应用研究

由于在非线性系统中采用传统PID控制不易建立精确模型,导致难以整定系统参数的问题,本文提出了一种基于模糊神经网络的PID控制算法,该算法融合了PID算法、模糊算法以及神经网络算法的优点,构成了一种先进的智能控制算法,并应用在PLC温度控制系统中,实验结果表明,模糊神经网络PID控制器提高了控制质量,很好地克服对象变参数、非线性等问题,提高系统的鲁棒性。     

中央空调冷冻水系统的优化控制与仿真

针对中央空调水系统非线性、大滞后、难以建立精确的数学模型等特性,本文对其常用的PID控制作了改进,将依赖于专家控制经验而不依赖系统精确模型的模糊控制与PID控制相结合,设计了自整定模糊PID控制器。通过对中央空调冷冻水系统的仿真研究,结果表明改进后的PID控制在超调量、调节时间、抗干扰能力等性能指标上较之PID控制都有明显优势。     

挖掘机液压系统控制器的研究与实现

挖掘机液压系统控制系统是一个大滞后、非线性系统,难于建立精确的数学模型,应用常规PID控制不能达到理想的控制效果。模糊PID控制是智能控制技术的一类,是解决复杂非线性对象控制问题的一个有效途径。所以,在液压控制系统中采用模糊PID控制器,使系统有较好的鲁棒性、控制精度及动态性能。模糊控制器采用8751单片机的软硬件实现,运行结果证明了这种控制方案的可行性。     

双容水箱液位控制系统的建模及其PID控制算法研究

本文通过理论推导,利用THKGK-1型实验装置采集双容水箱液位的阶跃响应曲线,依据实验法建立双容水箱的数学模型,在MATLAB/Simulink下对线性PID控制器和双曲余弦增益的非线性PID控制器进行系统稳态与动态性能的研究。结果表明:对于双容水箱这种大惯性、时延性、非线性被控对象,双曲余弦增益的非线性PID控制比线性PID控制更加快速、准确、稳定,能够迅速克服偏差,消除扰动。     

开关磁阻电动机的非线性模型预测控制

将非线性预测控制应用于ＳＲＭ传动系统,建立了非线性参数预测模型,并在此基础上优化、校正,设计了ＳＲＭ的非线性速度预测控制器。该控制器具有实时预测、实时优化、实时校正的特点,很好地补偿了ＳＲＭ的非线性特性。与传统ＰＩ控制器相比,非线性模型预测控制器能提供更好的动态、静态特性,转矩脉动大为减小。（仿真结果表明,该控制策略不但正确、有效,而且使ＳＲＭ传动系统性能得到改善。     

Buck变换器输出电流的遗传算法整定PID控制

建立了降压斩波变换器模型,针对Buck电路存在的非线性问题,利用遗传算法对PID参数进行整定与寻优,设计了基于遗传算法PID构成的Buck变换器电流输出控制器。仿真结果表明,基于该方法的Buck变换器输出电流控制动态效果较好,系统具有较好的自适应性。     

基于模糊PID控制的飞机纵向航迹建模与仿真

本文提出了一种基于模糊PID控制建立飞机纵向控制仿真模型的方法。在六自由度模型和BADA模型基础上,建立飞机纵向控制系统的数学模型,并设计模糊自适应PID控制器对模型进行改进.在飞行下降段模拟中,与PID控制进行对比实验,仿真结果证明模糊PID控制器在仿真应用中更具稳定性和快速性,仿真得到的飞行航迹符合飞行性能限制的要求。实验所仿真的下降段是整个飞行过程的一部分,所建立的模型是否适用于其他飞行段,有待进一步的验证。     

数控系统中非线性PID位置控制器的研究与仿真

CNC系统中位控算法对CNC系统的快速性、稳定性和精确性起着重要作用。文章分析了常规PID位置控制器的不足,即控制系数固定不变使得控制系统很难同时获得快速响性特性和满意的超调量。提出了一种非线性PID位置控制器模型,实现了对CNC系统的灵活控制。针对典型输入阶跃信号,仿真表明该非线性PID位置控制器在保证快速响应的基础上,能做到无超调,提高了CNC系统的跟随性能。     

改进的单神经元自适应PID的液位控制器的设计

双容水箱的液位具有非线性、时滞等特性,传统的控制方法很难保证系统的控制品质,采用单神经元自适应PID控制器,对控制器参数实行实时在线优化调整,其控制效果优于传统的PID控制器。     

预测函数控制在球磨机磨矿回路中的应用

球磨机磨矿回路具有多变量强耦合、大延迟和非线性等特性,生产工况变化性大.常规采用多回路PID解耦控制.使回路之间的相互耦合作用减到最小,但这种控制不能及时且精确地控制磨矿过程.模型预测控制能够解决多变量系统之间的耦合作用,而预测函数控制是在模型预测控制原理的基础上提出的,并且将控制规律进行了结构化设计,使控制器在线计算量小,参数调整简单,跟踪快速,具有很强的抗扰动性和鲁棒性.本文以实验型球磨机磨矿回路为研究对象,分别设计多回路PID解耦控制和预测函数控制,并对两种控制的仿真效果进行对比.仿真结果表明,该控制策略具有较好的跟踪性能、抗干扰能力,可以达到较为理想的控制效果.     

压滤机电液调速系统的模糊PID控制研究

基于压滤机电液系统难以建立起精确数学模型的特点,引入一解析的模糊PID控制器。根据增益和相位裕度的参数整定方法及其压滤机电液调速系统的近似模型,可以解析地推导出模糊PID控制器的参数。仿真结果表明模糊PID控制器在控制性能和鲁棒性方面都要优于传统的PID控制。     

水轮机调节系统的非线性PID校正改进仿真设计

水轮机调节系统是一个复杂的非最小相位系统。本文首先采用常规PID控制器进行仿真校正,控制效果一般。为了在减小负调、缩短调节时间和减小超调之间达到合理的折中,提出一种新型非线性PID控制器简单结构,并以Matlab/Simulink仿真的方法,利用非线性PID控制器的非线性特性,抑制非最小相位系统的右半平面零点所造成的负调问题,克服非最小相位系统的超调、负调和调节时间之间的矛盾。仿真结果表明,其控制效果优于常规PID控制。     

基于模型预测控制的四旋翼无人机双闭环控制

针对欠驱动非线性的四旋翼无人机轨迹跟踪问题,本文提出使用模型预测控制方法来解决小型四旋翼无人机的位置航向控制问题。在建立无人机动力学模型的基础上,采用双闭环路控制结构,对外环(位置控制环),MPC控制器旨在跟踪输入的参考轨迹;对内环(姿态控制环),为了实现对姿态的快速响应,将姿态子系统化为LPV表示,提出LPV-MPC控制器使用二次规划求解。通过仿真验证了所提出的控制方法的有效性。     

基于模糊控制的PID控制器研究

在工业控制过程中,由于被控对象具有时变、非线性、不确定等因素,常规PID控制算法难以满足控制要求。本文设计了一种模糊PID控制器可实现对该类工业对象的控制,利用模糊推理在线整定PID控制器的3个参数Kp、Ki、Kd。通过仿真实验,表明该控制器取得了较好的快速性和稳定性。     

基于自抗扰技术的异步电动机速度控制

PID控制器因其控制简单、控制效果较好,在实际工程中得到了广泛的应用。但PID控制器也存在一些不足。自抗扰控制技术是适应数字控制的时代潮流、吸收现代控制理论成果、发扬并丰富PID思想精髓("基于误差来消除误差")、开发运用特殊的非线性效应来发展的新型实用技术。在异步电动机这种要求高速度高精度的场合下,自抗扰控制技术不需要对象模型结构和参数的精确信息的特点将使他拥有比PID更优越的性能。在分析自抗扰控制理论基础上,研究基于自抗扰控制异步电机直接转矩控制,将负载转矩和电机参数等变化均视为系统所受扰动,设计了基于ADRC速度控制器;最后通过仿真和实验验证了自抗扰控制器(ADRC)对外部扰动和电动机参数的变化具有较强的鲁棒性。     

房间温度模糊PID控制研究

房间温度控制是一复杂的控制过程,传统的模糊或PID控制很难得到较好的控制效果。本文采用模糊PID控制,设计出空调房间温度控制器。利用MATLAB建立了空调房间温度控制仿真模型。仿真结果表明,模糊PID相结合可使控制效果大大提高。     

变频空调温度控制模糊PID算法的设计

本文采用模糊PID算法,设计出变频空调温度控制器。利用MATLAB建立了空调房间温度控制仿真模型。仿真结果表明,模糊PID相结合可使控制效果大大提高。     

循环泵调速系统单神经元自适应PID控制

对空调系统循环泵采用变频调速进行了分析,得出水泵变频调速节能效果显著。建立了循环泵系统电机简化模型,提出了采用不必基于模型的单神经元自适应PID控制。介绍了单神经元自适应PID控制器的结构和算法。仿真结果表明,单神经元自适应PID控制器较常规PID控制器具有更快的响应特性和良好的动态特性,对负载扰动表现出更强的适应性和鲁棒性,具有较好的跟踪效果。     

自动化与计算机

非线性PID控制器研究——比例分量的非线性方法，基于Agent的分布式工作流控制模型研究，宽带无线通信系统中的链路自适应技术研究，基于多传感器信息融合的分布式气体检测系统,融合路径跟踪模式的多移动机器人有序化群集运动控制.[编者按]