鲁棒pid控制系统的研究

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1、摘要在现实的工业生产过程中，特别是过程控制系统的应用中，PID由于其简单可靠、易于实现、鲁棒性较好的优点，获得了广泛的应用。但是实际工业过程的控制对象往往是非线性、具有延迟、带有一定的不确定性的，用固定参数的常规PID控制器往往得不到很好的控制效果。为了增强常规PID控制器对不确定性的容忍能力，即鲁棒性，鲁棒PID控制器的研究就显得很有意义了。然而在鲁棒PID控制系统的研究中，它们几乎都是采用完全微分PID。众所周知，完全微分PID的微分作用只持续一个周期，微分作用相当于不怎么起作用，从而不能达到有效超前控制误差的目的。同时由于该周期幅值过大，很容易造成计算机中数据的溢

2、出，甚至会给系统的执行机构带来不利的影响。为了克服这些不利影响，有必要研究鲁棒不完全微分PID控制器。本文的研究内容如下：一、介绍了不完全微分PID控制器，同时以不完全微分PID控制器为基础，综合遗传算法，对控制器的参数进行优化，设计出了基于遗传算法的鲁棒不完全微分PID控制器，利用优化得到的PID控制器参数使系统取得了很好的控制效果。二、利用youla参数化理论、Pade近似、综合运用灵敏度极小化原理设计了基于以的鲁棒不完全微分PID控制器，给出了该控制器的参数化表达式，这种控制器只需要整定一个参数，方便了控制器的整定过程。由于在设计时考虑了系统的鲁棒性，所以利用该鲁

3、棒PID控制器所控制的系统具有较高的鲁棒性。三、将上述两种方法应用于工业过程，对于带有一定不确定性的工业控制过程进行仿真，研究结果表明上述两种方法设计的鲁棒PID控制器具有较高的鲁棒性，能满足实际工业的需要，改善了控制系统的性能。关键词：鲁棒控制；不完全微分PID；遗传算法AbstractPIDcontrollerwaswidelyusedintherealindustrialprocesses，especiallyintheprocessingcontrolsystems，becauseofitssimplicity,reliability，easyimplement

4、andgoodrobustness．ButthecontrolobjectinindustrialprocessingcontrolWasoftentime-delayingnonlinearandhasacertaindegreeofuncertainty．Inthisway,thefixedparametersofregularPIDcontrollerscanhardlyachievesatisfactorycontroleffects．RobustPIDcontrollerWasofgreatsignificanceforenhancingtheenduranc

5、eofPIDcontrollertouncertainty,whichwasrobustness．CompletedifferentialPIDWasmostlyadoptedinresearchingoftherobustPIDcontrolsystem．Asweallknew,thedifferentialactionofthecompletedifferentialPIDcontrollerhadnearlynoeffectaswhichlastonlyoneperiod，SOthattheadvancecontroloferrorCan’tbeachieved．

6、Atthesametime，theoversizeamplitudeoftheperiodwouldmakethecomputerdataeasilyoverflowedandevenbringadverseeffectstotheimplementationofthesystem．Inordertoovercomethesedisadvantages，itisnecessarytostudyRobustIncompleteDifferentialPIDcontroller．Themainresultsaresummarized鹪follows．Firstly,inco

7、mpletedifferentialPIDcontrollerWasintroduced．Onbasisofit，Geneticalgorithm，bywhichRobustIncompleteDifferentialPIDcontrollerWasdesigned，optimizedtheparametersofthecontrollerwhichmadethesystemaperfectcontroleffect．UsingtheYoulaparameterizationtheory,Padeapproximationandsensi