鲁棒pid控制器的研究

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1、鲁棒PID控制器的研究摘要在工业过程领域，PID控制是应用最为广泛的控制策略。然而，在越来越复杂的控制系统中，会存在各种不确定性因素。对于这种被控对象，采用常规的PID控制器很难达到理想的控制效果。为了增强常规PID控制器对模型不确定性的容忍能力，即鲁棒性，本文研究了三种不同的镥棒PID控制器的设计方法，并且通过仿真研究获得了比较好的控制效果。本文第二章研究了基于内模控制的鲁棒PID控制器(IMC—PID)。对于不确定界已知的模型族和不确定性有界的模型，文本文分别给出了相应的鲁棒PID控制器的整定方法。由于IMC．PID控制器的设计是基于系统的鲁棒性，所以，该方法整定出的PID

2、控制器具有很好的鲁棒性。对于采用内模控制的鲁棒PID的控制品质，本文分别对一阶加滞后(FOPDT)对象进行了Matlab仿真研究和借助模拟机进行物理仿真研究。本文第三章研究了基于H。控制理论的鲁棒PID控制器整定方法。该方法是在Youla参数化原理的基础上，通过优化系统的灵敏度函数实现对PID控制器的整定。在对模型时滞环节的处理上，通常采用的是一阶Pade近似的方法，本文采用二阶非对称Pade近似。该方法能够使系统的近似误差大为减小，同时使系统的动态性能和鲁棒性得到明显改善。对FOPDT对象和大滞后对象的仿真研究，验证了采用二阶非对称Pade近似处理系统的时滞环节，对改善系统控

3、制品质的有势什本文第四章研究了基丁．日．回路成形的鲁棒PID参数整定力法。魄方法是基于传统的回路成形理论和现代的仃。控制理论提出的。本文给出了该鲁棒PID控制器的设计步骤，详细讨论了设计过程中权函数的选取。对于采用该方法的智棒PID控制器的控制品质，本文对FOPDT对象、大滞后对象和含有积分环节的对象进行了仿真研究。另外，上述的三种鲁棒PID控制器，其结构都是确定的，PID控制器只是参数2的函数，其值决定着系统的动态性能和鲁棒性。对于参数五的取值范围及其大小对系统的动态性能和台棒性的影响，本文部给与了详细的分析，并且进行了仿真研究。关键词：鲁棒PID，内模控制，H。控制，H。回

4、路成形，动态性能，鲁棒性AbstractTheResearch011RobustPIDControllersABSTRACTPIDcontrolleristhemostwidelyusedcontrollerinprocessindustryHowever,therearemanykindsofuncertaintiesincomplexprocess．Forthiskindofprocess，theregularPIDcontrollerscanhardlyachievesatisfactorycontroleffects．Inordertostrengthenthetole

5、ranceofPIDcontrollertoprocess’uncertainties，threetuningmethodsforrobustPIDcontrollerisstudiedinthispaper．Andthroughsimulationresearches，theperformanceandrobustnessoftherobustPIDcontrollersareproved．Inchaptertwo，therobustPIDcontrollerbasedoninternalmodelcontrol(IMC·PID)ispresented．Formodelset

6、swhoseuncertaintyboundaryisknownandmodelswithboundeduncertainty,tworobustPIDtuningmethodsaregivenrespectively．Becausetherobustnessofthesystemsistakenintoaccountinthedesigningprocess，theIMC．PIDcontrollerhasgoodrobustness．Simulationexperimentsonfirstorderplusdeadtime(FOPDT)modelsusingMatlaband

7、physicalsimulatoraredoneinthispaper．ThesimulationresultsshowthatIMC．PIDcontrollerhasgoodperformanceandrobustnessInchapterthree，therobustPIDcontrollerbasedonH。controltheoryisinvestigated．BasedonYoulaparameterizationprinciple，andthroughoptimizingthes