[pdf] 非線性pid 控制器研究比例分量的非線性方法1)new

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1、第32卷第2期自動(dòng)化學(xué)報(bào)Vol.3?,No.22006年3月ACTAAUTOMATICASINICAMarch.2006非線性PID控制器研究一比例分量的非線性方法I)胡包鋼‘,21(中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所北京100080)2(中國科學(xué)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線性方法合成的新型非線性PID控制器(簡記為NPID-PCA).該控制器將比例控制分量表示為誤差信號(hào)的非線性函數(shù)，并通過三個(gè)獨(dú)立非線性函數(shù)構(gòu)造合成PID控制器.由于比例控制分量具有最簡的非線性特征，

2、因此該類控制器在設(shè)計(jì)上更為簡沽，非線性在控制作用方面的物理意義更為明確.采用樣條函數(shù)生成非線性作用曲線，用戶可以通過圖形化交互方式直觀地實(shí)現(xiàn)非線性設(shè)計(jì).通過與文獻(xiàn)中的控制實(shí)例比較，本文提出的新型非線性PID控制器可以實(shí)現(xiàn)更為優(yōu)良的控制性能指標(biāo)，包括對(duì)帶有時(shí)延或死區(qū)的被控對(duì)象.有關(guān)NPID-PCA工具箱已經(jīng)按照“開放源碼”方式在網(wǎng)上發(fā)布·關(guān)銳詞PID控制器，非線性，比例分量方法，時(shí)延，死區(qū)中圖分類號(hào)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)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(60275025)與創(chuàng)新集體(60121302)資助SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofP.R.

7、China(60275025,60121302)收稿日期20048-16收修改稿日期2005-12-1ReceivedAugust16,2004;.inrevisedformDecember1,2005220自動(dòng)化學(xué)報(bào)32卷引言將非線性特征引人PID控制器設(shè)計(jì)中，已經(jīng)得到越來越多理論與應(yīng)用方面的重秘=_=ai.目前，各種方式合成的非線性PID控制器包括有模糊系統(tǒng)四，人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)，以及基于經(jīng)驗(yàn)式的非線性函數(shù)設(shè)定-1等方法.從原理上講，非線性功能的引入可以為控制過程帶來諸多的益處，如補(bǔ)償被控對(duì)象中的非線性，改善控制性能品質(zhì)，提高控制系統(tǒng)的魯棒

8、性等然而，當(dāng)非線性為控制器設(shè)計(jì)提供新的自由度的同時(shí)，它也通常帶來理論與應(yīng)用研究中的復(fù)雜度可以認(rèn)為，有關(guān)非線性PID控制器的研究遠(yuǎn)未達(dá)到應(yīng)有的重視程度.本文最后一節(jié)提