单电磁悬浮系统传统控制器设计案例综述
目录
单电磁悬浮系统传统控制器设计案例综述 1
1.1PID控制器设计方法 1
(2)基于Smith预估补偿器的PID设计方法 1
1.2PID控制器设计 2
1.3模糊控制器设计 5
131模糊PID原理及设计 5
132仿真及分析 6
1.1PID控制器设计方法
PID控制作为现代科学技术领域中众多控制方法当中的中流砥柱，它的应用范围非常广泛，处于对不同控制对象、不同控制要求的考虑，对控制器的性能要求也有所不同错误!未找到引用源。
(1)受限最优化方法
受限最优化方法设计PID控制器效果较好。针对传统算法容易早熟，收敛速度慢等缺点，提出了一种改进算法来求解PID调节器优化问题。该算法通过对种群中个体进行自适应交叉和变异操作来提高搜索速度。仿真结果表明。该方法在保留PID控制器一定鲁棒性的前提下，可以寻求最优化参数配置。
Shinskey首先提出了抗负载扰动最优化的设计思想错误：未找到引用源。。Persson曾提出用以最大灵敏度(M,)作为约束条件的观点错误!未找到引用源。。随后Schei建议将最大
错误!未找到引用源。灵敏度(M?)与补偿最大灵敏度(M,)共同作为设计参数来考虑
Astrom等以积分误差IE为优化指标，给出设定值加权系数测定方法，并给出MIGO计算方法错误：未找到引用源。在这些文献中，MIGO方法已被广泛应用于各种控制问题中，但由于它们是建立在被控对象精确模型基础之上，因此其鲁棒性较差。Panagopoulos和他的团队将MIGO方法运用到PID控制器的设计错误!未找到引用源。oPanagopoulos和Astrom等人将MIGO方法与H。回路整形方法错误!未找到引用源。-错误!未找到引用源·进行对比分析，展示了如何选择受限最优化方法设计指标来确保负载扰动至过程输入输出传递函数的H。范数小于一个特定值γ错误：未找到引用源。
(2)基于Smith预估补偿器的PID设计方法
PID控制器中微分项的主要用途是以滞后为主的被控过程，而不能对纯延迟环节为主的被控过程起作用。而传统的PID调节器由于存在着积分饱和现象和参数整定困难等缺点，随着生产自动化水平的不断发展，PID控制器的一些缺陷也逐渐暴露出来。此时需要一种能对纯延迟环节进行补偿的Smith预估补偿器来改善系统稳定性错误：未找到引用源。错误：未找到引用源。,但是Smith预估补偿器无法直接应用在FOPDT过程。因此，需要改进将Smith预估补偿器的形式以便其能够应用于FOPDT过程当中错误!未找到引用源。-错误!未找到引用源。。针对上述问题，提出一种基于Smith预测模型和PID控制算法相结合的新型控制系统结构方法。该结构具有较好的动态特性、较强的鲁棒性以及对参数变化的适应性。在Smith预估补偿器系统结构设计中采用PID控制技术，能有效地提高Smith估计补偿器性能，同时还能弥补PID控制在纯延迟环节为主的工艺中效果较差的不足错误；未找到引用源。
(3)基于内模控制(IMC)的PID设计方法
基于IMC的PID控制器具有唯一的整定参数，参数调整与动态品质有比较明确的关系错误!未找到引用源。。通过IMC方法的PID控制可以将实际工作过程中遇到的具有三阶以上高阶次的控制系统的系统阶次向下调整为一阶或二阶模型的PID控制系统。
(4)模糊PID控制器设计方法
对于时滞、时变、非线性、高阶或者没有精确数学模型的系统等无法利用传统的比例、积分、微分为基础的PID控制器进行精确控制的复杂系统。可以通过将模糊控制技术和PID控制技术相结合的设计方法错误!未找到引用源。
(5)加入智能技术的PID控制方法
信息技术高度发展的信息时代下，很多过去因技术限制而不能很好地解决的非线性，模型不确定性和大滞后的普通PID控制难题。都可以通过先进的控制算法得到很好的改善和优化。研究者们研究开发了将一系列智能控制技术和PID控制相结合的新型控制，并针对这一问题给出了一种全新的解决方案。
(6)多变量PID控制
实际生产生活中有许多系统含有多个变量，这些变量可能相关也可能不相关。根据变量的相关与否可以采用解耦PID控制或者多回路PID控制。
1.2PID控制器设计
工程实际中常用的比例控制，积分控制，微分控制等法则分别是：PID调节器是工业控制中的核心技术，已运行近七十年之久。然而PID调节也有其不足之处，比如控制精度不高、