一类自适应PD/PI控制器设计及其应用

发布时间：2020-12-06 02:05

　　任何一个实际的工程系统都或多或少地存在一定程度的不确定性。一方面,设计者并不一定能够准确获取被控对象数学模型的结构和参数;另一方面,外部环境这一干扰因素即使可用扰动环节进行等效代替,但总是难以预测的。面对客观存在的各式各样的不确定性,如何设计性能良好的控制作用,这便是自适应控制研究的重点。作为现代控制中广泛应用的一种控制策略,PID控制器设计中的参数整定问题至今尚未形成完善的理论体系,从而导致其工程应用在很大程度上受到限制。因此,结合自适应控制与经典的PID组合控制,在此基础上探讨控制器的参数整定方法,这无疑具有深厚的理论研究及实际应用意义。本文针对上述PID控制器参数整定领域现存的缺陷,提出了一种基于鲁棒自适应理论设计的PD和PI控制策略,所设计控制器的参数能够根据被控二阶系统的跟踪误差单独且自动地进行实时调整。本文的主要工作总结如下:首先,给出本文的两类研究对象。以单质点模型的受力分析结合牛顿第二定律作为出发点,给出基本的动力学方程。在此基础上,考虑两种情况:第一种,主体部分对系统状态变量的二阶偏导数等于非零常数,选取其中一种特殊的情况,得到本文的第一类研究对象;第二种,主体部分对... 

【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２整体研究方案??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｏｖｅｒａｌｌ?Ｒｅｓｅａｒｃｈ?Ｐｒｏｇｒａｍ??８??

式已经很接近了。不得不说，这是一种简洁且美妙的思想。??２．１．１原理分析??经典传统ＰＩＤ控制器的原理框图如下图２－１所示［２８］：??—Ｈ比例｜?１??—？积分一＾（＾＾＞￣被控对象——??￣Ｈ?微分?｜Ｊ??图２－１?ＰＩＤ控制系统框图??Ｆｉｇｕｒｅ?２－１?Ｂｌｏｃｋ?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＰＩＤ?Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｓｙｓｔｅｍ??该控制框图的研宄对象是一类连续被控系统。从框图中我们可以直接观察到：??首先将控制输入与输出之间的偏差量作为ＰＩＤ控制器的输入，而后在此基础上直??接进行比例、积分和微分这三种形式的叠加操作，将上述结果作为ＰＩＤ控制器的??输出继而施加控制力于被控对象上，达到最终的控制目标。控制器的输出与输入??之间的关系一般用下式表明：??Ｆ（ｔ）?＝?ｋｐ?［ｅ（〇?＋１Ｊｅ（ｔ）ｄｔ?＋?Ｔｄ?（２－２）??１０??

积分作用下，输入偏差变化的响应曲线不同于比例作用。我们同样假设被调??量偏高时，控制器体现为负作用。在定值出现阶跃扰动时，输出不会作阶跃变化??而是以较高的速率开始升高，如下图２－３所示：??１３??

【参考文献】：
期刊论文
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[2]PID controller design for second order nonlinear uncertain systems[J]. Cheng ZHAO,Lei GUO.  Science China(Information Sciences). 2017(02)
[3]基于改进花授粉算法的PID参数整定[J]. 王正,何毅.  计算机工程与设计. 2017(01)
[4]北京地铁亦庄线列车节能驾驶研究[J]. 唐涛,荀径,曹芳,王义惠,宿帅.  北京交通大学学报. 2016(04)
[5]水轮机调速器模糊自适应PID参数整定方法[J]. 陈功贵,杜阳维,郭艳艳,唐贤伦.  实验室研究与探索. 2015(12)
[6]过热汽温系统的Smith预估器参数多目标优化控制[J]. 刘长良,马增辉.  模式识别与人工智能. 2015(03)
[7]基于临界比例度法整定PID控制器参数的仿真研究[J]. 孙跃光,林怀蔚,周华茂,杨小玲.  现代电子技术. 2012(08)
[8]PID参数自整定方法综述[J]. 夏红,赏星耀,宋建成.  浙江科技学院学报. 2003(04)
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博士论文
[1]高速列车的鲁棒自适应及容错控制[D]. 宋琦.北京交通大学 2014

硕士论文
[1]高速列车的神经网络自适应容错PI控制[D]. 张路.北京交通大学 2018
[2]基于模糊模型的非线性网络化控制系统的建模与分析[D]. 黄建安.广东工业大学 2014



本文编号：2900514