[pdf] 非线性pid 控制器研究比例分量的非线性方法1)new

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1、第32卷第2期自动化学报Vol.3?,No.22006年3月ACTAAUTOMATICASINICAMarch.2006非线性PID控制器研究一比例分量的非线性方法I)胡包钢‘,21(中国科学院自动化研究所北京100080)2(中国科学院北京研究生院北京100039)(E-mail:hnbg}lntpcia.aa.cn)摘要研究了基于比例控制分量非线性方法合成的新型非线性PID控制器(简记为NPID-PCA).该控制器将比例控制分量表示为误差信号的非线性函数，并通过三个独立非线性函数构造合成PID控制器.由于比例控制分量具有最简的非线性特征，

2、因此该类控制器在设计上更为简沽，非线性在控制作用方面的物理意义更为明确.采用样条函数生成非线性作用曲线，用户可以通过图形化交互方式直观地实现非线性设计.通过与文献中的控制实例比较，本文提出的新型非线性PID控制器可以实现更为优良的控制性能指标，包括对带有时延或死区的被控对象.有关NPID-PCA工具箱已经按照“开放源码”方式在网上发布·关锐词PID控制器，非线性，比例分量方法，时延，死区中图分类号TP273AStudyonNonlinearPIDControllers一ProportionalComponentApproachHUBao-Ga

3、ng',''(ItituteofAutomation,ChineseAcademyofSciences,Beijing100080)2(BeijingGraduateSchool,ChineseAcademyofSciences,Beijing100039)(Pmail;hubgOnlpr.ia.w.cn)AbstractInthispaper,anonlinearPIDcontrolerisstudiedbasedon"proportionalcomponentapproach"(called"NPID-PCA").Whilecompati

4、blewiththeconventionalPIDtechnique,thistypeofcontrollersimposesthreeindependentnonlinearfunctionsbetweentheproportionalforcesontheerrorsignalstosynthesizenonlinearPIDcontrollers.Duetoitssimplestcharacteristicsinnonlinearproportionalforces,theproposedcontrolerprovidesabetter

5、meansfordesigningandtuningo#controler'snonlinearity.Aspline-basedfunctionisadoptedtorealizethenonlinearfunctionswithagraphicalinterface.SeveralexamplesaregivenincomparisonwiththeotherexistingnonlinearPIDcontrollers.Simulationresultsconfirmthesuperiorperformancesofthepropose

6、dcontrollersforplantswithtimedelayordeadzone.ThetoolboxofNPID-PCAhasappearedtothepublicas"opensource"software.KeywordsPIDcontrol,nonlinearity,proportionalcomponentapproach,timedelay,dead1)国家自然科学基金项目(60275025)与创新集体(60121302)资助SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofP.R.

7、China(60275025,60121302)收稿日期20048-16收修改稿日期2005-12-1ReceivedAugust16,2004;.inrevisedformDecember1,2005220自动化学报32卷引言将非线性特征引人PID控制器设计中，已经得到越来越多理论与应用方面的重秘=_=ai.目前，各种方式合成的非线性PID控制器包括有模糊系统四，人工神经元网络网，以及基于经验式的非线性函数设定-1等方法.从原理上讲，非线性功能的引入可以为控制过程带来诸多的益处，如补偿被控对象中的非线性，改善控制性能品质，提高控制系统的鲁棒

8、性等然而，当非线性为控制器设计提供新的自由度的同时，它也通常带来理论与应用研究中的复杂度可以认为，有关非线性PID控制器的研究远未达到应有的重视程度.本文最后一节提