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智能信息反馈PID控制器设计与仿真

作　者: 张恒
导　师: 李士勇
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 反馈智能PID控制内模控制智能解耦
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 53次
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内容摘要

PID控制从诞生以来一直是工业过程控制中应用最为广泛的算法。由于它的结构比较简单，易于实现，而且具有鲁棒性强的优点，所以过程控制人员对其青睐有加。随着工业过程越来越复杂，被控对象往往也呈现出参数时变或者具有很强的非线性，导致系统模型无法建立或者模型非常复杂。传统的PID控制对于这些复杂过程对象适用性越来越差，为了克服传统PID控制的缺陷，研究具有智能性的PID控制器具有重大意义。已有的智能PID算法主要是将传统PID控制与智能控制相结合，虽然能够完成对现有过程对象的控制，但是这些智能PID算法需要人为设定的参数比较多，结构也比较复杂。为了弥补现有的智能PID控制器上述的缺陷，利用系统自身反馈信息包括误差、误差变化以及误差变化的变化等设计智能PID控制规律，完全自动的调节控制器参数，并能够获得较好的控制效果。本文对传统的常规PID控制以及现有的智能PID控制作了简要介绍并仿真。同时，在仿真过程中，根据系统自身的反馈信息构造智能权函数和智能积分，并以此智能权函数与智能积分设计智能自适应PID控制器。这种智能PID控制器具有比较好的快速性与自适应性，能够在线调整参数。同时，将这种方法与改进的内模控制结合对纯滞后对象进行控制，可以克服纯滞后对象模型不匹配引起的误差以及抑制干扰。最后利用设计的智能PID控制器对多变量耦合系统控制，也能获得很好的控制效果。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-12
  1.1 课题的来源和研究目的及意义  8
  1.2 PID控制参数整定的发展与现状  8-9
  1.3 智能PID控制的发展与现状  9-11
    1.3.1 基于模糊控制的PID控制器参数整定  10
    1.3.2 基于神经网络的PID控制器参数整定  10-11
    1.3.3 基于遗传算法的PID控制器参数整定  11
  1.4 本文的主要研究内容  11-12
第2章 PID参数整定与自整定  12-19
  2.1 传统PID参数整定  12-15
    2.1.1 临界比例度法  12-13
    2.1.2 继电反馈法  13-15
    2.1.3 理论整定法  15
  2.2 智能PID参数整定方法研究与仿真  15-18
    2.2.1 基于模糊控制的PID控制器设计与仿真  15-16
    2.2.2 基于遗传算法的PID参数整定与仿真  16-17
    2.2.3 基于单神经元网络的PID参数整定与仿真  17-18
  2.3 本章小结  18-19
第3章智能自适应PD控制器的设计与仿真  19-39
  3.1 智能PD控制器的基本思想  19-27
    3.1.1 基本智能权函数仿真分析  20-22
    3.1.2 智能权函数分析与设计  22-27
  3.2 基于Sigmoid函数的智能权函数设计  27-30
  3.3 智能自适应PD控制器仿真  30-38
    3.3.1 智能自适应PD控制器跟踪性能仿真  30-35
    3.3.2 智能自适应PD控制器对非最小相位系统仿真及分析  35
    3.3.3 智能自适应PD控制器对含积分环节对象仿真与分析  35-36
    3.3.4 智能自适应PD控制器的抗干扰性仿真  36-37
    3.3.5 智能自适应PD控制器对非线性系统的仿真  37-38
  3.4 本章小结  38-39
第4章纯滞后对象的智能PID内模控制  39-53
  4.1 Smith预估控制  39-42
    4.1.1 纯滞后对象  39
    4.1.2 Smith预估控制原理  39-40
    4.1.3 Smith预估控制仿真  40-42
  4.2 内模控制  42-45
    4.2.1 内模控制原理  42
    4.2.2 内模控制分析  42-45
  4.3 改进的内模控制  45-47
  4.4 智能积分的设计  47-49
  4.5 改进内模控制的智能PID控制对纯滞后对象的仿真  49-52
    4.5.1 FOPTD的仿真与分析  49-51
    4.5.2 SOPTD的仿真与分析  51-52
  4.6 本章小结  52-53
第5章多变量系统的智能PID控制  53-64
  5.1 多变量解耦控制的研究对象与特点  53-54
  5.2 传统解耦控制的现状与发展  54-60
    5.2.1 传统解耦控制系统的设计  54-56
    5.2.2 智能PID控制器对线性多变量系统解耦控制仿真分析  56-60
  5.3 智能解耦控制的现状与发展  60-63
    5.3.1 智能解耦控制系统的设计  60-61
    5.3.2 智能PID控制器对非线性多变量系统解耦控制仿真分析  61-63
  5.4 本章小结  63-64
结论  64-65
参考文献  65-68
攻读学位期间发表的学术论文  68-70
致谢  70

智能信息反馈PID控制器设计与仿真

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