直流電動機雙閉環(huán)控制系統(tǒng)設計與分析【文獻綜述】

1、畢業(yè)設計文獻綜述畢業(yè)設計文獻綜述電氣工程與自動化電氣工程與自動化直流電動機雙閉環(huán)控制系統(tǒng)設計與分析直流電動機雙閉環(huán)控制系統(tǒng)設計與分析摘要：針對傳統(tǒng)PID控制器參數(shù)的整定的缺陷，提出利用PSO算法對PID參數(shù)進行整定。在介紹PSO原理的基礎上，總結了PID控制器參數(shù)的優(yōu)化過程，通過PSO算法及其改進算法對工業(yè)上典型被控對象進行了PID參數(shù)的優(yōu)化，與傳統(tǒng)PID控制器參數(shù)整定方法進行了對比分析，表明PSO算法及其改進算法比傳統(tǒng)工程控制方法能獲

2、得更好的動態(tài)性能指標，有更快的跟隨性與魯棒性。關鍵詞：雙閉環(huán)控制系統(tǒng)粒子群優(yōu)化算法PID控制器1.1.背景背景直流電動機因其特性能在比較廣泛的范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在工業(yè)控制中，其調(diào)速控制系統(tǒng)占據(jù)重要的地位，而直流調(diào)速控制系統(tǒng)中最典型一種調(diào)速系統(tǒng)就是轉速電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)?，F(xiàn)在直流調(diào)速理論發(fā)展得比較成熟但要真正設計好一個雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)并應用于工程設計卻有一定的難度[1]在工業(yè)過程工程中PID控制器因結構簡單、易于實現(xiàn)、魯棒性好和性價比高等優(yōu)點

3、所以得到廣泛的應用。控制系統(tǒng)設計最主要的是對PID控制器參數(shù)的整定根據(jù)各個被控過程的特性來確定PID控制器的參數(shù)大小。PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類:一是理論數(shù)值計算整定，它主要是通過所建立的數(shù)學模型進行理論上的數(shù)值計算來確定控制器的參數(shù)。不過，這種方法所得到的計算數(shù)據(jù)必須在實際工程中進行進一步的調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主要根據(jù)工程經(jīng)驗直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)都需要在實

4、際運行中進行最后調(diào)整與完善[2]。2.PID2.PID控制器參數(shù)整定的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢控制器參數(shù)整定的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢PID控制器自產(chǎn)生以來一直是工業(yè)生產(chǎn)過程中應用最廣，也是最成熟的控制器。目前絕大多數(shù)工業(yè)控制器都是PID控制器或其改進型。然而，在越來越復雜的工業(yè)過程中，常常難以確定其精確數(shù)學模型，無法從理論上準確設計PID控制器的相應參數(shù)。此外，在實際的生產(chǎn)現(xiàn)場中，由于控制過程十分復雜，具有高度的非線性性和時變性，而且存在噪音和負

5、載干擾因素，傳統(tǒng)PID參數(shù)設計方法往往整定不良，性能欠佳，對運行工況的適應性較差，難以滿足對生產(chǎn)過程的控制性能和產(chǎn)品質量的要求。所以對PID參數(shù)的選擇，要同時考慮對象的數(shù)學模型和實時調(diào)節(jié)[3]。目前存在許多傳統(tǒng)的PID參數(shù)整定方法，如經(jīng)驗整定法，臨界比例法、飛升曲線法、衰減曲線法等等，雖然這些方法在實際控制中普遍使用，但是整定的控制性能指標不理想，隨著智能計算科學的逐步興起，智能優(yōu)化算法在PID參數(shù)整定中取得了傳統(tǒng)優(yōu)化算法無法比擬的結果

6、，如采用蟻群PSO算法及其改進的PSO算法優(yōu)化PID參數(shù)的基本方式有兩種，即離線計算和在線計算。當對象的數(shù)學模型已知且為線性定常系統(tǒng)時，用離線計算較好，但它與傳統(tǒng)的參數(shù)整定方法一樣，在確定參數(shù)后，整個動態(tài)控制過程中，其參數(shù)是不能變的，極大制約了PID控制特性。在線計算在動態(tài)過程的每一步都進行PID參數(shù)的尋優(yōu)計算，使其具有專家PID的控制特性。4.4.總結總結PSO算法是一種新型的演化計算方法，其算法簡單，參數(shù)較少，優(yōu)化性能好。通過分析其

7、優(yōu)化的原理，給出了一種PSO算法的改進策略，并將改進PSO算法應用于PID參數(shù)整定中，獲得了良好的優(yōu)化效果和很好的收斂性。與傳統(tǒng)PID參數(shù)整定方法相比，采用改進的PSO算法對PID參數(shù)進行整定，控制器的控制效果更佳[12]。主要參考文獻：主要參考文獻：1.ChaoouWeixingLinComparisonbetweenPSOGAfParametersProceedingsofthe2006IEEEinternationalConfer

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