智能自适应PID/PD控制器设计及仿真研究

摘要

PID控制器以其良好的通用性在工业过程控制中得到了普遍的应用。PID控制很好地体现了自动控制所要求的快速性、准确性和稳定性三个重要特征。PID控制器具有结构简单、可靠性高和鲁棒性好的显著优点，在工业控制领域的应用中占据重要地位。
　　随着科技进步，工业过程控制中的被控对象越来越复杂，人们对控制品质要求也越来越高。大滞后的被控对象、无法预知精确模型的被控对象以及具有很强非线性的被控对象越来越多，极大的限制了传统 PID控制器的应用。为了不断满足工业过程控制的各种要求，人们不断对PID控制器进行改进，设计了各种先进的改进型PID控制器。基于人工智能的PID控制算法是PID控制发展的一个重要方向。目前已经形成多种基于人工智能的PID控制器，能够在很大程度上弥补传统PID控制器的不足。目前存在的智能PID控制器主要是将智能控制算法与传统PID控制器相结合，完成对PID控制器的参数整定和自整定功能，虽然在一定程度上改善了PID控制器的适应性，但受到智能算法的限制也存在参数过多和结构复杂的问题。
　　本文首先对传统 PID控制原理进行了简介，对常用参数整定方法和现有的智能 PID控制器作了简介并仿真分析其特点。然后，根据系统自身的反馈信息设计智能权因子构成智能自适应 PD控制器，并引入智能积分环节设计智能自适应PID控制器。该智能自适应 PID控制器能够对一定惯性范围内二阶惯性环节取得理想控制效果，并不需要调整参数。同时，用所设计智能自适应 PD/PID控制器对倒立摆系统和纯滞后对象进行了仿真，取得了理想的控制效果。对倒立摆系统可以稳定控制，对纯滞后对象模型不匹配引起的鲁棒性差问题有明显改善。

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第1章 绪论

1.1课题来源、研究目的及意义

1.2 PID控制参数整定的发展与现状

1.3智能PID控制的发展与现状

1.4本文的主要研究内容

第2章 PID控制原理及参数整定方法

2.1 PID控制器

2.2常规PID控制器参数整定方法仿真分析

2.3 人工智能PID控制器参数整定方法仿真分析

2.4本章小结

第3章 智能自适应PD控制器的设计与仿真

3.1智能自适应PID控制器设计

3.2智能自适应PD控制器仿真

3.3智能自适应PD控制器对非线性系统仿真

3.4本章小结

第4章 智能自适应PD控制器对倒立摆的控制

4.1倒立摆及其控制方法

4.2一级倒立摆控制仿真

4.3二级倒立摆的控制仿真

4.4本章小结

第5章 智能自适应PID控制器对纯滞后对象的控制

5.1智能自适应PID控制器的设计

5.2智能控制器对纯滞后对象的控制仿真

5.3本章小结

结论

参考文献

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致谢