基于時(shí)域的分?jǐn)?shù)階pid動態(tài)矩陣控制算法改進(jìn)

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1、萬方數(shù)據(jù)第3l卷第5期2010年5月儀器儀表學(xué)報(bào)ChineseJournalofScientificInstrumentV01．31No．5May2010基于時(shí)域的分?jǐn)?shù)階PID動態(tài)矩陣控制算法改進(jìn)木郭偉，溫敬紅，周旺平(南京信息工程大學(xué)信息與控制學(xué)院電氣工程系南京210044)摘要：以FOPID(分?jǐn)?shù)階PID)控制和DMC(動態(tài)矩陣控制)為基礎(chǔ)，提出了基于FOPID性能指標(biāo)的FOPID—DMC算法。該算法既繼承了FOPID算法的優(yōu)點(diǎn)，具有多個(gè)可調(diào)參數(shù)，又可預(yù)測系統(tǒng)的輸出。在時(shí)域內(nèi)分析了FOPID—DMC控制器的參數(shù)對控制性能的影響，給出參數(shù)選取范圍。通過仿真說明FOPID-

2、DMC比DMC和PIDDMC算法控制性能更好，最后給出在過程控制實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)用中該算法與其他算法控制效果對比分析。關(guān)鍵詞：分?jǐn)?shù)階PID控制；DMC；PIDDMC；性能分析中圖分類號：TP273文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)科分類代碼：510．8010Improvedfractional·orderPIDdynamicmatrixcontrolalgorithmbasedontimedomainGuoWei，WenJinghong，ZhouWangping(DepartmentofElectricalEngineering，InstituteofInformationandContr

3、ol，NanjingUniversityofInformationsciertceandTechnology，Nanjing210044，China)Abstract：BasedonFractional—OrderPID(FOPID)andDynamicMatrixControl(DMC)，aFractional．OrderPIDDynamicMatrixControl(FOPID—DMC)algorithmisgiven．Combiningthevirtuesofthetwoalgorithms，thisnewal-gorithmnotonlyhastheadvantag

4、eoffractional·orderPID，whichisreliableinoperation，butalsohaspredictionfunction．TheinflueneeofFOPID．DMCcontrollerparametertuningonsystemperformanceiSinvestigatedintimedo．main．Theparameterselectionrangeisgiven．SimulationresultsshowthatFOPID—DMCalgorithmhasbetterper-formancethanDMCandPIDDMCal

5、gorithm。whichmakesthesystemhavesatisfactorystabilityandtransitioncharac．teristies．FOPID—DMCalgorithmandothercontrolalgorismswerecomparedonaprocesscontrolexperimentalde．vice，andthecomparisonanalysisofthecontrolperformanceisgiven．Keywords：fractional-orderPIDcontrol；dynamicmatrixcontrol；PIDDM

6、C；perfom蛆nceanalysis1引言分?jǐn)?shù)階微積分理論早在300多年前就已經(jīng)被提出，不過直到近二十年來才被應(yīng)用于控制工程當(dāng)中。分?jǐn)?shù)階PID控制器不僅包括比例增益K、積分常數(shù)墨和微分常數(shù)％3個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，還包括一個(gè)積分階數(shù)A和一個(gè)微分階數(shù)弘。相對于傳統(tǒng)的整數(shù)階控制理論，分?jǐn)?shù)階控制是一種很好的概括和補(bǔ)充，使得傳統(tǒng)的控制理論更具魯棒收稿日期：2009一11ReceivedDate：2009．1l·基金項(xiàng)目：自然科學(xué)基金資助(10903003)項(xiàng)目性，使得控制系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)特性能夠得到很好的改善，并且分?jǐn)?shù)階控制器可以在頻域內(nèi)進(jìn)行設(shè)計(jì)¨引。目前已有P，^礦控制器舊引、FO．P

7、D控制器№J、FO-[PD]控制器"刮和F0．尸P控制器一加。等分?jǐn)?shù)階控制器。動態(tài)矩陣控制(dynamicmatrixcontrol，DMC)是預(yù)測控制當(dāng)中的一種重要且具有代表性的算法，其特點(diǎn)是以多步預(yù)測取代了傳統(tǒng)自校正技術(shù)的單步預(yù)測，根據(jù)反饋信息進(jìn)行滾動優(yōu)化，使算法對模型參數(shù)變化的靈敏性得到改善¨1。12J。由于DMC通?；谳^低階的線性近似模萬方數(shù)據(jù)第5期郭偉等：基于時(shí)域的分?jǐn)?shù)階PID動態(tài)矩陣控制算法改進(jìn)型，而實(shí)際的工業(yè)過程很復(fù)雜，模型階次、非線性、環(huán)境擾動等都具有較大的不確定性，因此，郭、姚(2007)對D1