分数阶PID控制器的脆性在滞后模型进程中应用.docx

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1、ISA学报手稿手稿编号：ISATRANS-D-14-00812R2题目：分数阶PID控制器的脆性在滞后模型进程中应用文章类型：研究类文章类别/种类：设计类关键字：分数阶控制器，PID控制器，调整，脆弱性摘要：本文分析了分数阶PID控制器应用于整型一阶加滞后过程中的脆弱性问题，详细的研究了控制器参数的变化在实现控制系统的鲁棒性和性能上的作用。结果显示这种控制器与标准PID控制器相比脆弱性更大，因此用户在调整过程中应该更加注意。给评论者的回复1作者分析了分数阶PID控制器的脆性问题和控制器参数变化对鲁棒性和确认性能的

2、影响。结论可靠方法可行。同时本文根据读者的要求已作出修改，本文在理论研究方面有重要意义并且能得到认可。感谢读者对本文的鉴赏。给读者的回复2感谢读者对本文所做的努力。在修正版中我们已将读者的意见考虑在内，如下所示。本文研究了分数阶PID控制器的应用中的一个十分有意义的问题，本文的创新有些不充分。我建议做一次大修改，原因如下：1）是否研究其他性能更有实际意义？例如标准传递函数。我们已经选择了误差绝对值积分，因为误差绝对值积分最适合用于工业环境并且也是著作中研究最多的。再者，我们已经针对整数阶和分数阶PID控制器制定了

3、基于误差绝对值积分的调整规则，所以这两种类型的控制器的比较是公平的。2）这篇参考应该加到第五页的最后一句。我们已将该参考加到修正版中。3）基于小部分特殊种类的控制方案得出的结果说服力较差。或者标题应该表明本文是针对一阶时滞过程的研究，理论的研究分析还不是很充分。现在我们已经将本文是针对一阶时滞过程的分析加到题目和摘要中了。我们确信这类系统在控制领域的研究过程中是很重要的，这种假设性的分析有利于一阶时滞控制器建立手动调整步骤，进而对这一应用在工厂的扩展也是有益处的。事实上，整数阶PID控制器[10,12]文献中分析

4、的扩展，作为通用的理论性分析的发展，还是基于数值的扩展，确实是十分复杂的。4）公式中使用标点符号有点不正规。我们已经纠正了公式中的标点符号，使其看起来在文中连贯一致。5）所得数据的分析和结论应该清新详细的给出，不应该混在一起。我们用简介扩充了讨论部分来阐明所得结论。6）参考文献格式不一致。我们纠正了格式不一致的参考文献。1）手稿中的“PID”或“标准PID”能否被整数阶PID替换？可以，“PID”、“标准PID”和“整数阶PID”控制器表示相同的概念。为了避免引起疑惑，我们全文使用统一的符号IOPID。给读者的回

5、复3感谢读者对本文所做的努力。在修正版中我们已将读者的意见考虑在内，如下所示。修正版中有许多仿真。但能否得出通用的统一的结论？另外，文中所得结论是否适用于以其他形式运行的设备？脆弱性的研究还没有系统化。在修正版中我们扩充了讨论的范畴。通过文中分析所得主要结论是分数阶PID控制器比整数阶PID控制器更脆弱。对一阶时滞系统做了分析，这类系统在过程控制领域非常重要，因为它可以有效地模拟大型工厂。事实上，考虑其他类型的过程将意味着引进许多其他数据，这会使文章读起来冗长难度大，作为理论分析类文章这样确实太复杂了（还要注意文

6、章中对整数阶PID控制器脆弱性分析是基于数值的结论[10,12]）。我们坚信假设的分析对建立手动调整步骤是有用的，进而对这些控制器在工厂的扩展也是有益的。集锦（用于回顾）分析分数阶PID控制器的脆弱并与标准PID控制器作比较。考虑了鲁棒性和性能的脆弱性。分数阶PID控制器更脆弱，因此在其调整过程中要引起更多注意。在一阶加纯滞后过程中分数阶PID控制器的脆弱性摘要本文分析了应用于整数型一阶加纯滞后过程的分数阶PID控制器的脆弱问题。着重研究了控制器参数的变化对实现的控制系统鲁棒性和确认性能的影响。结果显示这种控制器

7、与标准PID控制器相比脆弱性更大，因此用户在调整过程中应该更加注意。关键字：分数阶控制器，PID控制，调整，脆弱性。1、简介一个采用正确设计的控制系统一定能有效地协调性能和鲁棒性。然而，另一个公认的有待解决的重要问题就是控制系统对控制器参数变化的脆弱性，也就是控制系统的鲁棒性和/或性能对控制器参数变化的敏感度。一些原稿（见[1]）的论文中也提出了这个问题，并且特别强调了基于H2，H∞和l1标准最小化的设计技巧要服从高阶稳定的，最佳的还有极端脆弱的控制器，也就是说控制器系数的微小变化就能导致系统不稳定。但是在[3，

8、4]中指出这一问题通过使用合适的控制器参数化法可以解决。工厂中使用最多的控制器是整数阶PID控制器，在[5]和[6]中对这种控制器的脆弱性提出了特定的解决办法。其中，作者建议调整整数阶PID控制器来使给定设备稳定域中控制参数向量的l2最大化。但是典型的工业性能现状（与给定值和负载干扰抑制相关）没有考虑在内。这种方法应用于一阶加纯滞后和积分加纯滞后过程，与使用Ziegler