学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

智能自适应PID控制器设计及仿真研究

作　者: 赵敏
导　师: 李士勇
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: PID控制器智能控制惯性权因子智能权因子非线性
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 164次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

PID控制器自产生以来一直是应用最为广泛的控制器，但PID控制器有良好控制效果的前提是要求PID控制器有合适的控制参数，但随着被控对象越来越复杂，出现了被控对象难以建模、被控对象模型不精确或者是被控对象具有较强的非线性这些问题，传统的PID控制器参数整定方法的适用性越来越差，这使得智能PID控制器（主要是基于人工智能技术整定PID控制器参数）和新型PID控制器成为研究的热点。现有的PID控制器在整定PID控制器的参数上基本分为两种，第一种是基于人的控制经验，第二种是基于性能指标。这两种方法在一定程度上摆脱了被控对象模型的束缚，但算法相对复杂，计算量大，实时性差。而新型PID控制器的计算量相对小，基本也是摆脱了对象模型的束缚，但是新型PID控制器的参数多，结构相对复杂。将二者的优点结合起来，本文目的为设计智能自适应PID控制器，即无需辨识被控对象精确模型，使控制器按照控制系统自身的信息自动的调整控制器的参数，达到较好的控制效果。本文研究了常见PID控制器参数整定方法并对这些整定方法进行仿真研究，借鉴模糊控制中解析式描述的模糊规则的思想和在系统响应过程中PID控制器的参数变化趋势，通过大量的仿真分析，设计出了智能自适应PD控制器和智能自适应PID控制器，并将这两种控制器用于二阶被控对象和伺服对象仿真，仿真结果证明这两种控制器均具有较好的控制作用，最后设计出了一种新的智能误差权因子，此智能误差权因子是针对非线性被控对象设计的，并对5类不同的非线性系统进行仿真分析，仿真结果证明了新设计的智能误差权因子的有效性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-13
  1.1 课题的来源和研究目的及意义  9
  1.2 智能 PID 控制器的发展和现状  9-11
    1.2.1 神经网络 PID 控制器  10
    1.2.2 模糊 PID 控制器  10-11
    1.2.3 采用遗传算法优化参数的 PID 控制器  11
  1.3 新型 PID 控制器的发展与现状  11-12
    1.3.1 PSD 控制器  11
    1.3.2 无模型控制器  11-12
    1.3.3 自抗扰控制器  12
  1.4 本文的主要研究内容  12-13
第2章 PID 控制器参数整定方法和自抗扰控制器仿真  13-20
  2.1 常规 PID 控制器参数整定方法分析和仿真  13-15
    2.1.1 传统 Z-N 法  13-14
    2.1.2 ISTE 最优整定法  14-15
  2.2 人工智能参数整定方法分析与仿真  15-18
    2.2.1 基于模糊控制的 PID 控制器参数方法及仿真  15-16
    2.2.2 基于遗传算法 PID 控制器参数整定和仿真  16-17
    2.2.3 改进单神经元法整定 PID 控制器参数和仿真  17-18
  2.3 自抗扰控制器简介及仿真  18-19
  2.4 本章小结  19-20
第3章智能自适应 PD 控制器的设计与仿真  20-35
  3.1 智能自适应 PD 控制器的基本思想  20-21
  3.2 一种智能误差权因子及其仿真  21-22
  3.3 智能自适应 PD 控制器的设计与仿真  22-28
    3.3.1 智能自适应 PD 控制器设计  22-25
    3.3.2 智能自适应 PD 控制器仿真  25-28
  3.4 常规 PID 控制器与智能自适应 PD 控制器仿真对比  28-31
  3.5 智能自适应 PD 控制器的跟踪性能仿真  31-34
  3.6 本章小结  34-35
第4章伺服系统智能自适应 PD 控制仿真  35-47
  4.1 基于 Lugre 摩擦模型的伺服系统智能自适应 PD 控制  35-38
    4.1.1 伺服系统中的摩擦问题  35
    4.1.2 基于 Lugre 模型的伺服系统的仿真和分析  35-36
    4.1.3 仿真及分析  36-38
  4.2 基于 Stribeck 模型伺服系统的仿真  38-42
    4.2.1 Stribeck 模型的数学模型  38-39
    4.2.2 飞行模拟转台伺服系统模型及仿真  39-40
    4.2.3 仿真及分析  40-42
  4.3 二质量伺服系统的智能自适应 PD 控制器控制  42-46
    4.3.1 二质量伺服系统模型  42-44
    4.3.2 仿真及分析  44-46
  4.4 本章小结  46-47
第5章智能自适应 PID 控制器设计与仿真  47-59
  5.1 智能自适应 PID 控制器的基本思想  47-48
  5.2 惯性权因子的设计与仿真  48-50
  5.3 智能积分权因子的设计  50-52
  5.4 智能自适应 PID 控制器仿真  52-58
    5.4.1 二阶惯性对象仿真及分析  52-54
    5.4.2 伺服系统的跟踪控制仿真及分析  54-55
    5.4.3 非最小相位对象仿真及分析  55-56
    5.4.4 抗干扰性能仿真及分析  56
    5.4.5 参数适应性仿真及分析  56-58
  5.5 本章小结  58-59
第6章非线性对象的改进权因子 PD 控制  59-67
  6.1 改进智能误差权因子的设计  59-60
  6.2 非线性对象仿真及分析  60-66
    6.2.1 离散非线性被控对象仿真  60-63
    6.2.2 连续非线性对象仿真  63-66
  6.3 本章小结  66-67
结论  67-68
参考文献  68-72
攻读学位期间发表的学术论文  72-74
致谢  74

智能自适应PID控制器设计及仿真研究

内容摘要

全文目录

相似论文