文档介绍：南开大学
博士学位论文
PID及GPC控制器的参数优化与鲁棒设计
姓名:曾振平
申请学位级别:博士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:陈增强
20050401
摘要研究了用混合灵敏度的风范数作为刂破鞯穆嘲羯杓浦副晔保刂破参数的可行域的确定问题。首先可以把混合灵敏度的玩范数要求转化为一族复本文首先对国内外近年来在刂破鞑问ǚ椒ā⒂呕惴ㄒ约癎的稳定性、鲁棒性方面的研究进展进行了综述,并从中理清了开展本文研究工作的一些思路。具体的工作包括:提出了问呕ǖ牧街中滦偷哪勘曜荚颍珿和均考虑包含误差变化率项,也都引入了能反映对象响应特征的时间量,并用此无量纲化的特征时间量来平衡误差项与误差变化率项对准则的作用。仿真结果表明,对工业过程中常见的颇P投韵螅珿优化结果的性能比要好,更重要的是,它克服了在时滞比很小及很大时幅值裕度不够的缺点,当时滞比在段诒浠倍寄芄淮锏揭话愎こ淌导室G蟮,因此其适应性更强;而对具有共轭复数极点和负实零点且时滞很小或没有的对象,改进的广义平方误差积分准则一芸朔蘒虶源死喽韵优化时不能确保有足够大的幅值裕度的缺点。对飞行控制领域常见的一类模型对象,基于误差准则对有约束的控制器参数进行了优化。采用单纯形搜索法,主要针对参数空间的约束问题做了一些改进,在上以函数形式实现了这种参数寻优。用这种方法获得的优化问缺Vち寺阌没г际帜茉谠市淼牟问占淠诨竦米钣臝性能指标,也具有快速、平稳、超调小的特性。把鲁棒稳定性和鲁棒性能的思想引入到刂葡低成杓浦小T谄涤蛑校混合灵敏度的无穷范数作为刂破鞯穆嘲羯杓浦副辏枰J实钡匮∪∪ê数,然后可用简单的单纯形法搜索出控制器的优化参数。系数多项式的稳定性要求,再加上基本的闭环特征多项式的稳定性,通过求解这些含参数多项式的稳定性,解出参数的可行域。在求解多项式稳定性的过程中,采用推广的瓸定理。对牧礁鼍哂辛缘牟问峄蜃雍涂刂萍尤ㄒ蜃樱杏呕计。首先从栈贩蠢〗峁钩龇ⅲ尚≡鲆娑ɡ硗频汲鲆桓鯣鲁棒稳定性的指标,以此为主,辅以快速性要求,构建了一个优化控制的目标函数,然后采
用单纯形搜索法,对柔化因子和控制加权进行优化设计。仿真结果证明了此方法的有效性和对各种模型的建模误差的适应性。关键词:问呕蟛罨肿荚颍琁敝捅龋榷ㄔ6龋嘲粲呕单纯形搜索法,混合灵敏度,可行域,琀—ɡ恚增益定理,内模控制
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第一章绪论刂破鞑问ㄓ胗呕刂破骷捌洳问氖侄刂破魇欠蠢】刂扑枷氲囊恢值湫陀τ眯问健1壤趾臀⒎秩糠的反馈分别基于系统输出在当前,过去和未来的误差,所起的作用分别是:比例环节:即时成比例地反应控制系统的偏差信号,偏差一旦产生,控制器立即产生控制作用以减小误差。积分环节:主要用于消除静差,提高系统的无差度,积分作用的强弱取决于积分时间常数,积分时间常数越大,积分作用越弱,反之则越强。微分环节:能反应偏差信号的变化趋势,并能在偏差信号值变得太大之前,在系统中引入一个有效的早期修正信号,从而加快系统的动作速度,减小调节时间。这样一个简单的控制策略,产生的控制效果却是惊人的,而且它并不依赖于对象模型,正因如此,刂破髟诠こ淌导谢竦昧顺て诤凸惴旱挠τ谩在化工、冶金、机械和热工等工业过程控制中,%以上的控制回路具有峁.,;王伟等,蠖嗍芈肥导噬隙际荘刂啤除此之外,刂破饕补惴河糜诼泶锴⑵导菔弧⒎尚锌刂啤⒁瞧饕潜砉业甚至光、磁记忆等行业或领域。刂破鞯挠τ眯问揭彩嵌嘀侄嘌模篜可作为独立的单回路控制器;部勺魑7植际娇刂葡低的底层结构:箍勺魑?杀喑搪呒制器囊桓鋈砑?椋恍矶喔丛拥母呒犊刂扑惴ㄓ隤控制分级地组织在一起,其中刂谱魑W畹偷幕〖叮筛呒兜目刂破鞲〖兜腜控制器提供设定值;基于微处理器的刂破骰箍梢宰魑D谥每刂破饔氡豢囟韵集成在一起,如在机器人和机、械挠τ谩虽然刂破鞯玫搅斯惴旱挠τ茫堑男阅懿⒉蛔苁橇钊寺猓渲的一个主要原因就是控制器的参数优化整定问题。.第一章绪论●·
刂破鞯牟问哉最早的问こ陶ǚ椒ㄊ暧蒢和岢龅模虺.,歉荻韵低车慕自鞠煊Ψ治龅玫降奶征参数与刂破鹘嫌挪问涞墓叵底芙岢隼吹木楣剑庵志楣降性质就决定了它不能保证较高的控制品质,,对于大的纯滞后需采取专门补偿措施。这里需要指出的是,绞怯辛礁霭姹镜模硪桓霭姹镜墓绞歉萜涤虻特征参数奁德屎图拊鲆来整定控制器参数的。虲攵訸整定公式对时滞比太敏感的缺点,给出了自己的经验公式,称为反应曲线公式,能够适应更大的时滞比范围。,它先是引进了微分动作只加在输出端和设定值加权两项技术,然后再根据时滞比和归一化过程增益对狽公式进行了修正,特别是对控制器的参数整定公式做了完全的修改,它主要克服了ǘ陨瓒ㄖ迪煊Φ墓蟪骱凸空鸬吹娜