一类短时延网络控制系统的内膜PID控制

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wohaha163
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网络控制系统的产生是计算机技术、通讯技术被广泛应用到工业自动化领域的标志,其信息的传递和反馈都是在网络媒介上进行。网络控制系统在安装、维护等方面具有传统控制系统不可比拟的优势。但是,网络化控制模式的引入也带来网络时延、丢包等不容忽视的问题。改进传统控制策略,以获得良好的控制效果,对网络控制技术的进步和应用具有举足轻重的意义。  众所周知,网络时延是网络控制自身固有的一个问题,PID控制由于其较强的鲁棒性和自适应性在工业现场被广泛使用。因此,自动化工程师面对的一个不可避免的问题是如何简洁高效的对传统PID控制器进行改进,才能达到减少网络时延对控制系统性能不利影响的目的。本文在对网络控制系统的研究背景和研究现状分析的基础上,重点从先进PID控制器的设计角度出发,从以下几个方面展开了工作:  1、针对网络时延在网络控制系统分析和控制器设计中的重要地位,阐述了时延的主要构成、测量方法、影响因素;得到了具有短时延网络控制环境下的系统模型;测量并绘制了随机时延分布曲线。  2、为简化已有改进型PID控制器在网络控制系统中应用的复杂性,在对传统内模PID控制理论分析的基础上,针对一阶被控对象和二阶被控对象,分别设计了一类面向短时延网络控制系统的,只有一个滤波器因子参数且结构简单的内模PID控制器。  3、为获得更好的控制性能,对面向短时延网络控制系统的内模PID控制器进行了改进。在内模PID控制器的比例增益项加入了比例因子,并采用粒子群算法来寻找其最佳值;采用在线极限学习机实现滤波器因子参数的在线调节。  4、为检验设计控制器的有效性,采用Truetime/Matlab搭建仿真平台,分别设计了过程模型匹配时有无干扰及过程模型失配情况下的仿真实验,获得了被控对象输出响应曲线和控制器参数变化曲线,计算得出了性能指标值,并对仿真结果进行了分析。
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