基于内模原理的PID控制器参数整定的研究

摘要

针对典型的工业过程对象，本文首先阐述了常规的PID控制器参数整定方法。然后从鲁棒控制的三个基本问题，即模型不确定性信息、鲁棒稳定性和性能指标、鲁棒控制器的设计入手，利用范数有界模型不确定性描述法设计出了基于内模控制原理的不确定系统的鲁棒控制器。本文将模型中的纯滞后环节采用二阶非对称Pade近似法并首次应用于FOPDT和SOPDT过程共八种系统中，并采用兼顾鲁棒性和性能的ISE—M整定方法导出了IMC—PID控制器的解析公式和滤波器参数整定结果。最后，将文中讨论的整定方法应用到火电厂增压流化床锅炉床温控制系统中并进行仿真研究，结果表明所设计的鲁棒控制系统只有滤波器的时间常数是需要整定的参数，方法比较简单，并且在系统特性变化的情况下具有很强的鲁棒性和抗干扰能力。

目录

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声明

第一章 绪论

1.1选题背景及其意义

1.2国内外研究动态

1.2.1内模控制

1.2.2 IMC-PID

1.2.3发展展望

1.3本论文的主要工作

第二章 PID控制器参数整定方法

2.1 PID控制器的基本原理

2.1.1比例作用

2.1.2积分作用

2.1.3微分作用

2.2常规PID控制器的参数整定方法

2.2.1 Ziegler-Nichols法

2.2.2 Cohen-Coon法

2.2.3特征面积法

2.2.4继电自整定法

2.3小结

第三章 内模控制

3.1内模控制的发展

3.2鲁棒控制

3.2.1灵敏度函数和互补灵敏度函数

3.2.2鲁棒稳定性和鲁棒性能

3.2.3结论

3.3 SISO系统内模控制器的设计

3.3.1内模控制器的灵敏度函数和互补灵敏度函数

3.3.2 IMC设计的两步法

3.3.3 SISO内模控制系统的鲁棒机理分析

3.4 SISO系统内模控制仿真实例

3.4.1选取模型

3.4.2标称性能

3.4.3鲁棒性能

第四章 IMC-PID控制

4.1 IMC-PID控制器的设计

4.1.1 IMC控制器与经典反馈控制器的关系

4.1.2 IMC-PID控制器的设计步骤

4.2设计IMC-PID控制器

4.2.1纯滞后环节的近似

4.2.2为八种系统设计IMC-PID控制系统

4.3 IMC-PID控制器参数的整定

4.3.1兼顾鲁棒性和性能的整定方法

4.3.2为8种系统进行IMC-PID参数整定

4.4结论

第五章 IMC-PID控制在电厂增压流化床锅炉床温控制系统的应用

5.1鲁棒整定法

5.2 IMC-PID整定法

5.3经典PID整定法

5.4几种整定方法的比较

第六章 结论

参考文献

致 谢

在学期间发表论文和参加科研情况