一种新型的预测函数PID控制算法的研究.pdf

《一种新型的预测函数PID控制算法的研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、一种新型的预测函数PID控制算法的研究周磊，等一种新型的预测函数PID控制算法的研究ResearchonaNovelPredictiveFunctionalPIDControlAlgorithm周磊1,2黄树娘1簧家才2(东南大学自动化学院1，江苏南京210096；南京工程学院自动化学院2，江苏南京211167)摘要：针对应用于工业过程中的系统具有大时滞、时变性、非线性等特点，采用传统的PID控制方法难以实现良好的控制效果。将预测函数控制算法和PID控制算法相结合．提出了一种新型的预测函数PID控制算法。该算法具有预测函数控制算法鲁棒性强和PID控制算法抗干扰性好的优点

2、。仿真结果表明。与常规预测函数控制算法相比，该控制算法满足系统对快速性和稳态精度的要求，具有良好的鲁棒性和抗干扰能力。关键词：时滞PID控制预测函数控制鲁棒性采样时间中图分类号：TP273文献标志码：AAbstract：Aimingattheindustrialprocessesfeaturelargetimedelay-timevarying，andnonhnearity，SOexcellentcontroleffectsaredifficulttobeimplementedbyusingtraditionalPIDcontrolmethod．Thus，bycombi

3、ningthepredictivefunctionalcontrolalgorithmandPIDcontrolalgorithm。thenewtypeofpredictivefunctionalPIDcontrolalgorithmisproposed．nisalgorithmpossessestheadvantageofstrongrobustnessofpredictivefunctionalcontrolalgorithm-andtheadvantageofstronganti—disturbancecapabilityofPIDcontrolalgorithm

4、．Comparingwithconventionalpredictivefunctionalcontrolalgorithm。thecontrolalgorithmmeetstherequirementsofthesystemonsteadystateaccuracyandrapidresponse，andfeaturesexcellentrobustnessandanti—disturbancecapability．Keywords：TimedelayPIDcontrolPredictivefunctionalcontrolRobustnessSamplingtime

5、0引言自20世纪70年代以来，应用于工业生产过程的预测控制越来越受到人们的重视。传统的预测控制主要有模型算法控制、动态矩阵控制、广义预测控制等[1-2]。预测控制对时滞对象具有良好的跟踪特性，并对模型失配具有较强的鲁棒性。但这些算法在线计算量大．需要考虑简化算法以提高控制的实时性。预测函数控制(predictivefunctionalcontrol。PFC)旧1由Richalet和Kuntze等人于1986年提出。PFC引入了基函数的概念．将控制输入结构化．即把每一时刻的控制输入看作是若干事先选定的基函数的线性组合，克服了传统的预测控制可能出现规律不明的控制输入问题。系

6、统输出是上述基函数作用于对象响应的加权组合，在线优化的目的只是为了求出线性加权系数，进而计算未来控制输入，这大大减少了在线计算量。预测控制的抗干扰能力往往不如传统的PID控制，为了使系统获得更好的控制效果。已有不少学者提国家自然科学基金资助项目(编号：61104085)；江苏省教育厅自然科学基金资助项目(编号：11KJB510005)。修改稿收到日期：2012一lO一23。第一作者周磊(1977一)，女，现为东南大学控制理论与控制工程专业在读博士研究生：主要从事预测控制、智能控制等的研究。《自动化仪表》第34卷第9期2013年9月出将传统的预测控制和PID控制相结合的算

7、法[4。8]。本文将PFC控制算法和PID控制算法相结合。提出了一种新型的预测函数PID控制算法。仿真结果表明，该控制算法是一种跟踪快速、控制精度高、抗干扰性好和鲁棒性强的控制算法。1预测函数和PID控制算法1．1预测函数控制算法预测函数控制是基于预测控制原理发展而来．是第三代预测控制方法．具有一般预测控制的三个基本特征：预测模型、滚动优化、反馈校正[9‘1引。1．1．1预测模型在预测函数控制中．控制输入是一组与过程特性和跟踪设定值有关的基函数Z(』=1，⋯，Ⅳ)的线性组合。即：Ⅳu(k+i)=∑pZ(i)i=0，1，⋯，P一1(1)式中