非线性PID自学习控制方法研究

曾喆昭,贺 莹,张 畅,李 霖

(1.长沙理工大学电气与信息工程学院,长沙410004;2.邵阳供电公司,湖南邵阳422800)

非线性PID自学习控制方法研究

曾喆昭1,贺 莹1,张 畅1,李 霖2

(1.长沙理工大学电气与信息工程学院,长沙410004;2.邵阳供电公司,湖南邵阳422800)

针对非线性、多变量、强耦合系统的控制问题,提出一种基于双曲函数的非线性PID自学习控制方法。在PID控制过程中,用双曲函数构造比例、积分、微分3个增益参数分别随误差变化的规律曲线,将传统线性PID控制律转化为非线性PID控制律的控制思想,并使用自学习算法实时调整3个非线性增益函数的增益系数,实现基于双曲函数的非线性PID自学习控制。仿真实验结果表明,与其他控制方法相比,该方法具有更强的鲁棒稳定性和抗扰动能力,是一种有效的控制方法,在非线性控制领域具有重要的应用价值。

非线性PID;双曲函数;自学习控制;增益参数;鲁棒稳定性;抗扰动能力

1 概述

PID控制在生产过程中是一种普遍采用的控制方法,在冶金、机械、化工等行业中获得广泛应用[1]。尽管各种新型控制器不断涌现,但因PID控制器以其结构简单、易实现、鲁棒性强等诸多优点,在控制领域仍然处于主导地位[2-4],95%以上的工业用控制器都是PID控制器或其改进型。

随着控制领域的要求越来越高,控制对象不确定性因素的增多以及系统复杂程度的提高,使得传统PID的控制性能很难满足实际需要[5-6]。而非线性PID控制能真实反映控制量与偏差信号之间的非线性关系,在一定程度上克服了线性PID控制器的缺点[7-9]。……