基于Smith預(yù)估器的模糊PID控制方法研究.pdf

1、時滯特性是工業(yè)生產(chǎn)過程中普遍存在的現(xiàn)象，由于時滯現(xiàn)象的存在，擾動不能被及時察覺，控制作用需長時間后才能反映到系統(tǒng)輸出上，因此使控制器參數(shù)不易選取，若控制參數(shù)調(diào)整不當(dāng)，會造成系統(tǒng)控制品質(zhì)的下降，嚴(yán)重時會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。特別是對于一些具有時變特性的復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)，更增加了控制系統(tǒng)的設(shè)計難度。 本文介紹了時滯過程研究的歷史與現(xiàn)狀，分析了時滯過程的多種控制方法。時滯系統(tǒng)的控制仍然是當(dāng)前學(xué)術(shù)界和工程界的研究熱點之一，但時滯過程的智能控制技

2、術(shù)還處在初始階段，因此研究時滯過程的智能控制方法具有非常重要的理論與實際意義。 本文針對具有時滯特性的工業(yè)過程提出了一種智能控制方法，即在常規(guī)PD型模糊控制器的基礎(chǔ)上，并聯(lián)一個積分環(huán)節(jié)并引入兩個權(quán)重系數(shù)α和β，構(gòu)成了二維PID型模糊控制器，改進(jìn)的控制器本質(zhì)上屬于非線性控制器，且模糊控制規(guī)則易于建立，實現(xiàn)較方便。為提高控制系統(tǒng)的自適應(yīng)性和魯棒性，本文對積分環(huán)節(jié)的權(quán)重系數(shù)β采用模糊校正算法，調(diào)節(jié)控制器的比例和積分環(huán)節(jié)；對模糊控制規(guī)則

3、采用智能加權(quán)調(diào)節(jié)的方法，利用誤差及誤差變化的絕對值作為自身的加權(quán)，構(gòu)造了誤差和誤差變化的權(quán)函數(shù)，間接地改變了模糊控制規(guī)則。仿真結(jié)果表明改進(jìn)的模糊控制方法的控制效果，優(yōu)于普通模糊控制方法，提高了系統(tǒng)的控制性能。 模糊控制器雖然能克服模型失配帶來的不良影響，但是當(dāng)大時滯系統(tǒng)的模型誤差增大時，控制效果有所下降，因此本文將改進(jìn)的模糊控制器與Smith預(yù)估器相結(jié)合。在Smith預(yù)估器部分的主反饋通道中引入了一階慣性環(huán)節(jié)，通過對被控對象的放

4、大倍數(shù)、時間常數(shù)和時滯常數(shù)發(fā)生變化時仿真結(jié)果分析與研究，得到了不同情況下慣性環(huán)節(jié)參數(shù)的整定規(guī)則，利用這些規(guī)則實現(xiàn)了一個實時調(diào)整慣性環(huán)節(jié)參數(shù)的自適應(yīng)機構(gòu)。 智能控制方法的控制器部分和預(yù)估器部分都具有克服模型參數(shù)不匹配的功能，可進(jìn)一步降低控制系統(tǒng)對被控對象模型精度的要求，使系統(tǒng)的魯棒性和抗干擾性都得到顯著提高。結(jié)合MATLAB仿真，分析比較幾種控制方法在系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時的控制結(jié)果，證明本文提出的控制方法取得了較好的控制效果，在時滯