基于继电反馈的预测PI控制系统性能评价

论文摘要

实际运行中的控制系统,如果没有定期的维护,控制性能会随着时间的推移而退化。因此,如何从日常生产过程获得信息,从而评价控制系统性能,成为现场控制工程师非常关注的问题。近年来,控制界对控制系统性能要求的提高,极大地推动了控制系统性能评价的研究。工业过程普遍存在时滞现象,大时滞的存在严重影响了控制系统的稳定性,导致超调量增大,调节时间加长,甚至出现振荡、发散。这种情况下,普通PID控制很难满足系统要求,甚至不能实现系统稳定。预测PI控制是基于模型预测思想与PID算法相结合发展起来的一种控制结构,它能有效的降低大时滞对系统造成的影响,并且具有结构简单、参数少、鲁棒性强的特点。本文首先介绍了课题的研究背景,包括性能评价和基于继电反馈的模型辨识技术;其次,对应用于大时滞过程对象控制的预测PI控制结构进行了分析:然后重点针对预测PI控制系统,基于一种改进的继电反馈辨识技术,并以鲁棒性能指标与绝对误差积分指标相结合作为性能评价的基准,提出了一种性能评价方法,两种性能指标的结合,保证了控制器有较强的设定点跟踪能力和扰动抑制能力,并具有较强的鲁棒稳定性。仿真研究表明该方法实用、有效。最后对整个论文进行了总结与未来工作展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 继电辨识技术
• 1.2.2 预测PI（D）控制
• 1.2.3 控制系统性能评价
• 1.3 本文主要研究内容与结构
• 第二章 基于继电反馈的时滞对象辨识
• 2.1 基于继电反馈的辨识原理
• 2.2 基于继电反馈特定频率点测定的时滞模型估计
• 2.3.1 一阶时滞对象
• 2.3.1 二阶时滞对象
• 2.3 基于继电响应波形描述函数的时滞对象辨识
• 2.4 低阶时滞模型辨识算法
• 2.4.1 一阶时滞对象
• 2.4.2 二阶时滞对象
• 2.5 小结
• 第三章 大时滞对象的预测PI控制
• 3.1 大时滞对象控制概述
• 3.1.1 PID控制
• 3.1.2 Smith预估控制
• 3.1.3 内模控制
• 3.1.4 预测PI（D）控制
• 3.2 一阶时滞对象的预测PI控制
• 3.2.1 预测PI控制结构
• 3.2.2 仿真研究
• 3.3 二阶时滞对象的预测PI控制
• 3.3.1 预测PI控制结构
• 3.3.2 仿真研究
• 3.4 二阶时滞对象的预测PID控制
• 3.4.1 预测PID控制结构
• 3.4.2 仿真研究
• 3.5 高阶时滞对象的预测PI控制
• 3.5.1 预测PI控制结构
• 3.5.2 仿真研究
• 3.6 小结
• 第四章 预测PI（D）控制系统性能分析与评价
• 4.1 性能指标简介
• 4.1.1 确定性能指标
• 4.1.2 随机性能指标
• 4.1.3 鲁棒性能指标
• 4.2 一阶预测PI控制系统性能分析与评价
• 4.2.1 绝对误差积分性能分析
• 4.2.2 鲁棒性能分析
• 4.2.3 基于继电反馈的综合性能评价
• 4.2.4 仿真研究
• 4.3 二阶预测PI控制系统性能分析与评价
• 4.3.1 绝对误差积分性能分析
• 4.3.2 鲁棒性能分析
• 4.3.3 基于继电反馈的综合性能评价
• 4.3.4 仿真研究
• 4.4 二阶预测PID控制系统性能分析与评价
• 4.4.1 绝对误差积分性能分析
• 4.4.2 鲁棒性能分析
• 4.4.3 基于继电反馈的综合性能评价
• 4.4.4 仿真研究
• 4.5 小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢