基于MATLAB的参数自整定模糊PID控制器的两种设计方法

_：鉴于模糊控制技术和PID控制技术在控制领域中的重要表现,在深入学习研究二者的基础上介绍了两种在MATLAB中实现参数自整定模糊PID控制器的方法,同时对两种方法进行了分析比较：一种通过S-Function实现模糊控制对PID控制参数进行在线整定,另一种则通过完全命令行的方式实现模糊整定与PID控制的无缝连接。通过验证,二者都可以取得理想的控制效果,且第二种方法用MATLAB实现复杂的控制算法,因此得以在学校实验室控制实验上得到了完全应用。用MATLAB 实现参数自整定模糊PID控制简单直观、便于操作,是一种比较理想的控制方法。     

基于模糊PID参数自整定的细胞培养箱温度控制算法

针对细胞培养箱温度控制具有非线性、时滞性、易受干扰且难以建立精确的数学模型的特点,传统的PID控制方法对于快速维持系统箱内温度稳定存在一定的局限性。提出了以温度误差和误差变化率为控制输入,培养箱内温度为控制量的模糊PID参数自整定的温度控制算法,实现了对PID参数的实时在线修正。实验表明,该模糊PID参数自整定温度控制算法,温度从26℃上升到目标温度37℃,建立稳态的时间为2890s,温度超调极小。系统温度控制精度为±0.05℃,并在相同型号的细胞培养箱上同样得到验证。在控制稳定性方面获得了比传统PID控制更好的控温效果,稳定快,极小超调,温度控制精度高,能满足细胞培养箱温度控制的要求。     

基于阶跃辨识的PID自整定研究及软件开发

工业过程控制中,一般通过实验试凑法整定控制器参数,这种方法不免带有一定盲目性且瞬态性能指标不够理想;为了让控制器更高效、实用,需要对被控对象模型有精准的辨识,整定出与系统被控对象相吻合的PID控制器参数;以工程应用为出发点,通过深入研究PID自整定技术原理和实际的工程应用,实现了基于阶跃辨识的PID自整定的软件开发,并通过改变对象模型PID参数,验证了该软件系统的稳定性及准确性。     

PID参数自整定方法在热风炉燃烧控制中的应用

热风炉是高炉生产系统中重要的组成部分,其燃烧控制是一个相当重要的部分。但是国内大部分的中小型热风炉参数的设置几乎都采用常规PID,这样受人为因素影响严重,不能达到节约能源和优化控制的目的。因此,运用合适的PID参数自整定方法来代替常规PID整定,对煤气和空气流量进行控制,进而改善热风炉的送风效果显得尤为重要。本文设计了热风炉的燃烧控制方案,然后具体对几种不同的PID自整定方法进行研究,并以工业控制系统中常用的带有时间延迟的一阶模型为例,运用MATLAB对具体的PID自整定方法进行研究与仿真。同时,对仿真结果进行比较,得到了各种自整定方法的控制效果和适用范围。以便将PID自整定方法运用到热风炉的燃烧控制中,进而改善其燃烧效果。     

活性炭焦油温度的PID自整定方法研究

针对活性炭制备过程中焦油温度使用传统的PID人工整定耗时长、效率差、自动化程度低等问题,设计了一种PID自整定方法。利用基于MATLAB的描述函数法获取系统自持振荡的幅值和频率,结合扩充临界比例度法,通过调节非线性继电环节的滞环宽度和高度使系统在一定超调下快速性达到最优,在PLC中编程实现。经测试,达到了预期的效果。通过自整定,改善了系统的调节速度,提高了活性炭制备过程的自动化程度和生产效率,对活性炭焦油温度的时滞系统PID自整定有着一定的应用价值。     

基于蚁群算法自整定PID的风电系统最大风能追踪研究

以欠功率阶段的最大风能追踪为研究重点,对风力机捕获风能的过程进行理论分析,将蚁群算法自整定PID应用于最大风能追踪控制,设计了蚁群算法自整定PID控制器,并对其进行相应的仿真分析。仿真结果表明,与传统的PID控制策略相比,该控制策略使控制系统具有良好的动态响应能力,提高了控制精度、风能利用率、输出功率。     

基于模糊PID控制的永磁同步电机控制器研究

为了提高复杂环境条件下永磁同步电机（PMSM）控制器的动态控制性能与抗干扰能力,分析了永磁同步电机的速度-电流（或力矩）双闭环控制调速结构,提出了一种基于模糊PID控制原理的速度环控制策略。速度环运行时,模糊PID控制器首先将永磁同步电机转速的误差及误差变化率进行模糊化处理,然后依据模糊规则进行模糊推理,并自动在线整定出速度环PID的三个系数（比例系数、积分系数、微分系数）,不仅减少了速度环的调节时间,也能增强抵御来自电流环（或力矩环）的干扰。仿真结果表明,当永磁同步电机的转速发生变化或负载发生扰动时,相比于传统的PID控制器,模糊PID控制器能提高系统的动态性能与鲁棒性。该方法用于永磁同步电机的控制是可行、有效的。     

模糊PID控制原理在高低温环境模拟系统的应用

高低温模拟系统主要用于大型空间可展开天线及其他大型机构、结构的高低温极限环境下的展开功能性试验、机械性能测试及其他相关试验。系统要求测控的范围较广、精度较高且不会超调。空气的状态具有非线性以及时变的特点,并且控制参数间存在着复杂耦合现象。针对上述难点,设计分布式测控系统,提出了智能PID测控方案。采用模糊控制的原理,离线建立PID模糊控制数据库,使系统能够根据控制目标值选择最优PID参数值;使系统能够在具体工况以及干扰条件下达到良好的控制效果。在实际应用的过程中完全满足了指标的要求,同时解决了传统PID的部分控制难点,对于类似的复杂系统也有着一定的借鉴意义。     

基于GA参数整定的时变时滞系统灰色预测控制

针对一类数学模型未知且存在时变时滞的复杂系统,提出一种基于遗传算法参数整定的灰色预测控制方法。该方法采用BP神经网络对系统的时变时滞进行辨识,利用灰色预测算法对系统的输出进行预测,进而使用基于遗传算法整定PID控制器对系统进行输出反馈控制。该方法将灰色预测算法与遗传算法相结合,有效提高了控制器的自适应性。通过仿真实例,结果表明该方法能够对具有大时滞、大惯性、模型不确定等特点的复杂系统进行有效地控制。该方法是可行的、有效的。     

液压舵机伺服系统的专家PID控制

为了更好地分析与优化液压舵机的控制性能,根据控制理论建立了液压舵机伺服系统的数学模型;针对采用常规控制方法液压舵机系统响应速度慢、抗干扰能力差等问题,在对专家经验进行总结并获取5条控制规则后,设计了专家PID控制器;在单位阶跃信号的作用下,运用Matlab/Simulink对该液压舵机系统进行仿真;仿真结果表明,与常规PID控制、P控制相比,专家PID控制使系统调节时间缩短了0.104 s,缩减幅度达71%,受到干扰后再次稳定的时间缩短了0.034 s,有效地提高了快速性和抗干扰性,获得了良好的控制效果。     

基于Labview和Matlab的模糊PID温度控制系统研发

文章以LabVIEW 图形化编程语言、模糊控制工具箱及PID工具包等为开发平台,设计温度测控系统;利用Matlab Simulink 进行仿真实验,并与常规PID的控制效果比较;利用模糊逻辑(fuzzy logic)模块及LabVIEW提供的仿真模块(simulation module)建立系统仿真框图;通过仿真曲线分析模糊PID控制效果及影响因素,动态调整K_p,K_i,K_d的设置,缩短了控制器的设计周期,明显改善系统的稳态性能以及稳态响应,具有较大的工程实用价值。     

基于模型参考自适应PID的高压釜温度控制

通过对某厂生产复合玻璃关键步骤“合片抽真空”的研究,发现在此过程中应用的温度控制方法简单,控制效果不理想,会产生超调、震荡等现象;为了解决在温度控制过程中出现的这些现象,提出了一种基于模型参考自适应PID的高压釜温度控制方式;首先,通过实验对高压釜釜内温度进行温度建模;然后,以此温度模型为理论依据,通过模型参考自适应控制方式对PID参数进行在线调整,即利用了PID控制使用方便、原理简单的特点,又弥补PID参数不能在线整定的缺点;通过仿真实验证明,该控制方案能够有效减少超调量,改善动态特性。     

基于Smith模糊PID控制的温室监控系统设计

针对温室控制系统被控对象模型的时变性、时滞性和易受干扰的问题,设计了一种基于Smith模糊PID控制的温室监控系统。该系统以MSP430F5438A单片机为核心,以PC机为远程监控终端实现了对温室温湿度的实时监测与控制。仿真结果表明：Smith模糊PID控制器具有调节时间快、超调量小、抗干扰能力强、鲁棒性好的优点。该系统与常规PID控制相比,超调量减小了11%,调节时间减小了23%,模型参数改为T=400,τ=130后,比Smith-PID控制超调量减小了15%,调节时间减小了30%。实验测试说明该系统控制精度高、稳定性好,具有很大的实用价值。     

基于模糊PID的磁悬浮球控制系统研究

针对磁悬浮球系统的本质不稳定性,设计模糊PID算法实现系统的稳定控制,并使之动态性能及稳态性能满足要求;文中首先分析了磁悬浮球系统的基本原理,并进行力学分析,建立系统的数学模型,并对其中的非线性部分进行了平衡点处的线性化,而后采用用PID控制设计,PID可以实现系统的稳定控制,且控制精度较高,但对于动态性能的改善不足,且当模型中的参数改变时,PID参数的适应性较差;因此在PID参数的基础上,采用模糊PID控制,使得系统既可以满足三性要求,又可以使其具有参数变化的适应能力。     

基于自适应模糊控制的节能装置研究

针对凹版印刷干燥设备,设计节能装置,该装置利用压缩机换热原理,对余热进行再循环利用。设计自适应模糊PID节能控制系统,完成对压缩机,调功器,变频器的实时控制。利用组态软件完成系统界面设计,人机交互简洁,操作方便。控制算法采用自适应模糊PID控制,依靠数据信息来调整模糊逻辑系统的参数,通过在线计算得到最佳控制器参数,抑制不确定性对系统的影响。将节能装置应用到凹版印刷机,实验数据显示,系统耗能减少,效率得到提高,达到节能目的,证明了节能系统的有效性,具有较强的应用价值。     

基于模糊PID的海洋立管疲劳试验装置控制系统设计

海洋立管作为海洋油气开发的关键设备,在运行期间面临疲劳失效的风险,需要对立管进行疲劳试验。针对海洋立管共振弯曲疲劳试验法,提出基于 S7-300 PLC实现海洋立管共振弯曲疲劳试验装置控制系统的设计思想。采用黄金分割法,寻找确定试件共振频率点;同时,为保障系统能够在该共振频率点稳定运行,采用S7-300 PLC作为核心控制器,结合参数自调节模糊PID控制算法,设计完成疲劳试验装置中转速模糊PID控制器,实现对系统转速的精确控制,使得海洋立管疲劳试验装置控制系统在具有PLC控制灵活、可靠性高等特点的同时,大大提高了其自动化程度。     

Fractional-Order Active Disturbance Rejection Control with Fuzzy Self-Tuning for Precision Stabilized Platform

In this paper, a novel fractional-order active disturbance rejection control with fuzzy self-tuning method (FSFOADRC) is proposed for photoelectric tracking system (PTS). Firstly, aiming at the internal uncertainty of PTS and external disturbance, a fraction-order extended state observer (FOESO) is designed, and the FOESO can transform the plant into a simple form, which greatly simplifies the mathematical model. Secondly, a fuzzy regulator is applied to the proportion–differentiation controller (PD), increasing the flexibility and adaptivity of the controller. In addition, the stability of the whole control system can be guaranteed. Eventually, numerical comparative simulations are implemented to verify the feasibility and superiority of the proposed method. Compared with the integral-order active disturbance rejection control (IOADRC), fractional-order active disturbance rejection control (FOADRC) without the fuzzy regulator and proportion–integration–differentiation (PID) controller, the proposed method performs better with faster response, smaller overshoot, and stronger disturbance suppression capability.     

模糊神经网络PID在数字舵机控制中的应用

针对某型号数字舵机系统在非线性时变的复杂条件下,传统的PID控制器响应速度慢,精度低,抗过载能力差的缺点,通过对模糊神经网络算法的研究,结合传统的PID控制器,设计了模糊神经网络PID控制器。分别将两种控制算法应用到舵机系统进行实验可以得出,模糊神经网络PID控制器使得舵机位置环阶跃响应上升时间从80ms减小到35ms,超调量从10％减小到小于5％,在频率特性测试中反馈曲线衰减从-2.79dB减小到-0.77dB,相移从65°减小到35°,同时系统非线性引起的畸变明显改善。     

基于PLC模糊自适应PID门座式起重机变频调速系统的设计与实现

为了进一步提高门座式起重机控制系统的平稳性和可靠性,在研究传统的起重机控制系统的基础上,设计了基于PLC模糊自适应PID的起重机变频调速系统,利用先进的模糊自适应PID算法与PLC控制技术相结合实现智能变频控制。系统直接由PLC实现函数运算取代常规的查表方式,改善调速性能,实现了变频调速系统的快速控制;同时,通过PLC对起重机变频器进行无触点控制,有效提高了的准确可靠性。仿真结果表明：加入模糊自适应PID控制的起重机变频调速系统比传统系统响应速度快,超调量低于3%,更加平稳可靠;同时降低了起重机功耗,节能近20%,并有效延长了电动机的使用寿命。