多變量系統(tǒng)的辨識(shí)及其PID整定.pdf

1、傳統(tǒng)的系統(tǒng)辨識(shí)及其PID控制器的設(shè)計(jì)方法，雖然在很大程度上能滿足工業(yè)系統(tǒng)的控制要求，但對(duì)一些具有MIMO、強(qiáng)藕合性、不確定性、非線性、信息不完全性和大純滯后性等特征的工業(yè)控制系統(tǒng)，這些經(jīng)典方法無(wú)法得到滿意的效果，迫切需要對(duì)多變量系統(tǒng)的辨識(shí)及其PID參數(shù)整定進(jìn)行研究，以求整定出合理的、最優(yōu)的PID參數(shù)，以獲得比傳統(tǒng)的PID參數(shù)整定法更好的控制效果，更能適應(yīng)復(fù)雜多變的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的需要。 論文主要分成兩部分來(lái)展開(kāi)論述：多變量系統(tǒng)的辨

2、識(shí)部分和PID整定方法部分，其中對(duì)多變量系統(tǒng)的辨識(shí)方法未涉及太深，只是做了初步研究，重點(diǎn)在多變量系統(tǒng)的PID整定方法上，做了大量工作，取得了一定的成果。 在進(jìn)行多變量PID參數(shù)整定方法的研究之前，首先介紹了兩種多變量系統(tǒng)的辨識(shí)方法：最小二乘法和遞階隨機(jī)梯度法。在論述了算法基本原理和實(shí)現(xiàn)步驟的基礎(chǔ)上，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證明了算法的有效性。 在多變量PID參數(shù)整定部分，首先對(duì)PID控制的基本原理與特點(diǎn)進(jìn)行了概述，然后說(shuō)明了PID參

3、數(shù)整定的分類和傳統(tǒng)方法，針對(duì)多變量系統(tǒng)的特點(diǎn)，概述了多變量PID的設(shè)計(jì)方法。而后對(duì)這些方法進(jìn)行了具體研究，主要有預(yù)測(cè)PID參數(shù)整定、內(nèi)模PID參數(shù)整定和魯棒PID參數(shù)整定，分別在文中的第四章、第五章和第六章展開(kāi)論述： 第四章在研究預(yù)測(cè)控制算法基本原理的基礎(chǔ)上，將預(yù)測(cè)控制算法與PID參數(shù)整定相結(jié)合，形成預(yù)測(cè)PID整定算法，考慮到對(duì)預(yù)測(cè)PID參數(shù)的優(yōu)化，提出了改進(jìn)型預(yù)測(cè)PID整定算法，并將單變量預(yù)測(cè)PID控制推廣，設(shè)計(jì)出符合多變量特

4、點(diǎn)的預(yù)測(cè)PID控制器。比起傳統(tǒng)的PID參數(shù)整定法(如Z-N整定法)，預(yù)測(cè)PID整定法對(duì)模型失配、大滯后等傳統(tǒng)整定法難以控制好的情況均有滿意的控制效果。 第五章介紹了內(nèi)模控制器的基本原理，在此基本上，將內(nèi)?？刂扑惴ㄅcPID參數(shù)整定相結(jié)合，形成IMC-PID整定算法，并將單變量IMC-PID控制推廣，設(shè)計(jì)出符合多變量特點(diǎn)的IMC-PID控制器，主IMC-PID控制器用于保證輸出的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，副IMC-PID控制器用于及時(shí)克服回路間的耦

5、合干擾，實(shí)現(xiàn)控制器解耦。并通過(guò)仿真實(shí)例證明了IMC-PID參數(shù)整定算法的有效性和魯棒性。 第六章基于魯棒控制的相關(guān)理論，介紹了兩種多變量魯棒PID控制器參數(shù)整定的方法，一種為多指標(biāo)相容下多變量PID參數(shù)整定，該算法保證了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并具有一定衰減度，且符合魯棒性能指標(biāo)H<,∞>約束；另一種為基于結(jié)構(gòu)Lyapunov矩陣的多變量PID參數(shù)整定，保證了閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，且符合魯棒性能指標(biāo)H<,2>/H<,∞>約束。最后對(duì)化工生