基于非线性PID的连续搅拌反应釜控制方法

范 政, 赵 虹

(桂林理工大学机械与控制工程学院, 桂林 541006)

比例-积分-微分(proportion integration differentiation, PID)控制算法是过程控制系统中普遍运用的算法，在化工、冶金、机械等领域得到了广泛的运用。随着控制理论的不断发展，各种新型的控制方法层出不穷，但是PID控制算法拥有结构简单、鲁棒性强等特点，仍然是控制领域运用最多的算法之一。但是PID控制算法参数固定不变，因此，人们利用非线性函数对传统PID控制器进行改进，使控制器的控制性能和鲁棒性提高[1]，以达到提高系统控制性能的目的，研究和运用越来越广泛。

非线性PID(nonlinear PID, NPID)控制器的形式可以根据特定的系统控制要求进行构造。韩京清等[2]提出一种非线性跟踪-微分器的控制方法，在运动控制系统中得到运用。Lee等[3]用一种基于误差的非线性函数构造NPID控制器，与传统线性PID相比控制性能更好。李明哲[4]在结构振动控制中运用NPID控制器，通过仿真实验证明了该方法相比线性二次型调节器控制更灵活。晏东[5]使用一种基于修正的非线性函数的NPID控制方法对永磁直线同步电机控制进行控制，相比传统PID控制，响应速度更快，位置动态跟踪误差更小。阮晓钢等[6]针对一种可以在二维平面全向移动的球形轮移动机器人系统，提出一种双闭环NPID控制策略，仿真结果证明了所提控制策略相比传统PID控制算法稳定性更强。Najm等[7]针对六自由度四旋翼无人机控制系统的平移和旋转运动，提出一种NPID控制器，运用于滚转、俯仰、偏航、高度和位置子系统，仿真结果表明NPID控制系统在跟踪速度、动态性能和稳态性能上比线性PID更优。……