胡文斌, 陈庆辉, 孙明, 刘淼[1]2015年在《过热汽温串级控制系统IMC PID参数整定》文中研究说明基于内模控制原理,针对过热汽温串级控制系统给出了基于内模原理的PID控制器设计方法(IMCPID)。上述方法设计的PID控制器参数只有一个滤波器时间常数需要调整,方法简单方便。通过与单纯形法、遗传算法和粒子群算法设计的PID控制进行MATLAB仿真对比试验,结果表明IMCPID参数整定方法简单,反应速度快,鲁棒性强,具有较好的工程实用价值。
戚林锋[2]2015年在《基于群布谷鸟算法的模型参数辨识与PID控制器设计方法研究》文中研究指明智能优化算法是现代计算机科学炙手可热的研究领域之一。在众多的智能优化算法中,布谷鸟算法是近些年来发展的一种群智能算法。它需调参数少,却拥有良好的收敛效果,所以引起了越来越多的重视。木文就布谷鸟算法的参数与算法性能之间的关系进行研究,同时提出了一种改进的布谷鸟算法,即群布谷鸟算法。通过对几种不同类型的标准测试函数进行测试,说明了群布谷鸟算法的快速收敛性和结果精确性。同时,将群布谷鸟算法应用于自动控制领域的几个方面,包括：(1)适用于多种激励信号的模型参数辨识。本文对模型参数与性能指标之间的关系进行分析,并使用群布谷鸟算法,估计在多种不同测试信号时模型的参数,取得了良好的效果。通过对几类不同对象的辨识仿真实验,说明了群布谷鸟算法能够用于解决适用于多种激励信号的模型参数辨识的问题。(2)适用于带有多个目标和多种约束条件的PID设计问题。本文提出了使用群布谷鸟算法解决多目标多约束PID设计的方法。通过将多目标问题转化为单目标问题,多约束条件转化为单一约束条件,简化了设计PID时的目标函数。通过使用群布谷鸟算法,本文获得了控制器参数。(3)本文所提出的一种抗饱和控制器中的补偿器设计问题,该问题是一类非凸优化问题。本文提出了一种通过定性分析进行静态前馈补偿的抗饱和IMC-PID控制结构,并借助群布谷鸟算法,进行静态前馈补偿器的设计。该结构通过定性分析,引入了三个静态抗饱和回路,使得对象输出能够较改进前能更快地跟踪设定值。(4)多变量系统的IMC-PID控制器设计问题。本文针对基于EOTF的IMC-PID设计方法进行改进,提出了基于多变量系统粗模型的设计方法。粗模型是以多变量系统的控制回路为研究对象所得到的模型。本文采用群布谷鸟算法获取多变量系统的粗模型,同时也采用群布谷鸟算法获取IMC-PID参数。仿真实验表明该方法设计过程简单,控制效果良好。
常太华, 江清潘, 朱红路[3]2009年在《火电厂过热汽温系统内模控制研究》文中指出火电厂过热汽温被控对象具有大时延、大惯性、多干扰等特性,使用常规的PID-P串级控制系统进行温度调节难以获得满意的控制效果。基于内模控制(Internalmodel control,简称IMC)理论,利用基于RLS(re-cursive least squares,递归最小二乘)算法的自适应滤波器对过热汽温对象进行模型辨识,通过将辨识得到的等价FIR(fin ite impu lse response,简称FIR)模型与内模控制原理相结合构成过热汽温内模—比例串级控制系统(IMC-P)。仿真结果表明该控制策略具有明显优于常规PID-P串级控制的性能。
魏环[4]2008年在《连续时间广义预测控制及其实现方法研究》文中提出预测控制是直接从工业过程控制中产生的一类基于模型的先进控制算法,它最大限度地结合了工业实际的要求,综合控制质量高,一直是工业控制界以及理论界的研究热点。控制技术通常都有离散时间版本和连续时间版本,控制工程师可以根据具体的情况选择需要的形式,预测控制也不例外。连续时间广义预测控制(CGPC)提出后,得到了很多学者的关注,它具有与离散时间广义预测控制类似的性能,而且在采样时间的选择上比较灵活,对非最小相位系统也无需控制加权。但是,对它的研究远不如离散时间广义预测控制成熟,仍然存在很多有待解决的问题。本文正是从这一观点出发,在前人研究的基础上,对在连续时间框架下设计的广义预测控制算法及其实现方法进行了研究。本文的主要研究内容有:第一,为消除余差,推导了带积分作用的CGPC控制律,在此基础上分析了CGPC闭环设定值响应和干扰响应性能,导出其内模结构,并与具有观测器的CGPC结构比较,说明观测多项式的存在增加了设计自由度,它的调节对系统鲁棒性能和抗干扰性能起着重要作用。为得到预测输出而引入的多项式恒等式方程,需要大量的多项式长除运算,为此提出了一种多项式参数的递推计算方法,简化计算,以利于在线实施。根据CGPC的设计参数对系统性能的影响,以带积分作用的设计模型为基础,提出新的参数整定规则,简化CGPC算法的设计和实现。第二,针对传统串级控制结构内外环性能互相耦合的问题,提出一种特殊的具有解耦内外环鲁棒性能的预测控制器。控制算法基于连续时间广义预测控制,将原来的预测输出用带有内环输出信息的预测输出代替,利用类似的性能指标求解控制律。使用一个控制器实现传统的串级控制功能,简化计算和实施。通过分析观测多项式对系统性能的影响,说明观测多项式的设计不影响系统的设定值响应,而且系统内外环的鲁棒性能可以通过各自的设计多项式独立调节。与几种串级控制器的比较仿真结果验证了所提出控制器的有效性能。第三,针对时滞对象推导了一种显式处理时滞的方法,通过恒等式运算将时滞补偿引入到控制律中,简化设计,减小计算量。分析了观测多项式对系统抗干扰性能和鲁棒性能的影响,提出在系统存在较大模型误差,尤其是时滞误差时,通过添加失配滤波器提高鲁棒性能的方案(F-SDCGPC)。该滤波器比观测多项式结构简单,同时具有观测多项式不影响系统标称设定值响应的类似性能,因此可以只针对模型失配进行设计,提高CGPC系统对模型失配的主动抑制能力。而且,滤波器的加入简化了参数整定,可以先根据无时滞模型设计参数得到标称设定值跟踪性能,然后再根据可能的模型误差设置滤波器参数。该方法适于控制高阶系统、尤其是有较大的时滞误差的系统。理论分析和数值仿真证明所提出控制结构的有效性。第四,针对多变量连续时间广义预测控制提出了一种新的时滞解决方案(MDCGPC)。对于物理可实现的多变量系统,将模型的与多项式矩阵构造成对角形式,将一个多输入多输出模型分解成多个多输入单输出模型进行考虑,在算法的推导过程中,显式考虑纯滞后项,通过参数恒等式的变换将时滞补偿项引入到控制律中,加入一个结构简单的反馈滤波器,调节剩余时滞误差的影响,简化控制器的设计。通过对预测时域和参考轨迹的调节,减小变量间的耦合作用,使系统具有一定的解耦能力。提出了一种恒等式多项式参数的递推计算方法,避免复杂的多项式矩阵除法运算,简化计算,利于在线实施。对Wood-berry模型和Shell模型的仿真验证了所提出方案的有效性。第五,使用基于随机数直接搜索的优化方法,辨识过程的连续时间传递函数模型,在此基础上设计连续时间广义预测控制器。基于通常使用的PC机平台,用VC开发了CGPC仿真软件,为推广其实际应用奠定基础。仿真过程中将CGPC控制律视为多个传递函数输出信号的组合,分成单个模块进行计算,为添加新的模块、修改控制律结构和参数提供方便。
王华国, 孙玉坤, 王博, 黄丽[5]2015年在《一种改进IMC-PID在发酵温控系统中的应用》文中研究指明发酵过程温度控制过程是典型的大滞后、强时变、非线性系统,传统控制方法难以获得满意的动、静态控制效果。针对这一问题,提出了一种改进的IMC-PID发酵过程温度控制方法。在传统IMC-PID方法的基础上,首先,依据系统的输入与输出信号确定误差e(t)和误差变化率ec(t),其次,利用专家经验获取系统的模糊逻辑规则,最后,采用模糊逻辑算法对IMCPID的比例加权参数进行在线实时修正,实现发酵过程的温度控制。仿真结果表明,所提方法能够对发酵过程温度进行有效控制,与传统IMC-PID控制相比,系统的抗干扰性和跟踪特性得到显著改善。
参考文献：
[1]. 过热汽温串级控制系统IMC PID参数整定[J]. 胡文斌, 陈庆辉, 孙明, 刘淼. 计算机仿真. 2015
[2]. 基于群布谷鸟算法的模型参数辨识与PID控制器设计方法研究[D]. 戚林锋. 北京化工大学. 2015
[3]. 火电厂过热汽温系统内模控制研究[J]. 常太华, 江清潘, 朱红路. 华东电力. 2009
[4]. 连续时间广义预测控制及其实现方法研究[D]. 魏环. 北京化工大学. 2008
[5]. 一种改进IMC-PID在发酵温控系统中的应用[J]. 王华国, 孙玉坤, 王博, 黄丽. 信息技术. 2015