【摘要】：在實際工程中,由于被控系統(tǒng)存在多樣性、復雜性和不確定性,單一的控制方法已經不能滿足系統(tǒng)要求,因此涌現(xiàn)出了大量多種控制算法相結合的算法研究。比如,模糊PID、神經網路PID、專家PID等�；疑玃ID控制也是其中一種�；疑玃ID控制是將灰色控制理論應用到PID控制算法中形成的一種控制算法。它不需要系統(tǒng)的數學模型,將用灰色模塊得出的預測結果作為PID控制器的輸入,并參與對PID控制參數的整定�；疑玃ID控制的優(yōu)勢在于需要的原始數據少,計算簡單,而且需辨識的參數只有兩個,因而很適于工業(yè)過程的實時控制。隨著分數階微積分逐漸成為人們關注的熱點,關于分數階PIλDμ控制器的研究也隨之興起。分數階PIλIDμ控制器的出現(xiàn)是對傳統(tǒng)的整數階PID控制理論的一種概括和補充,比整數階PID控制器多了兩個可調參數：積分階次λ和微分階次μ,所以控制器參數的整定范圍變大,能夠更靈活地控制被控對象,得到更好的控制效果。在此基礎上,本文提出一種灰色分數階PIλDμ控制算法。具體內容包括：1.論述了灰色模型的建模方法,以此為基礎討論了灰色預測模型存在的缺陷,并予以改進。為了提高模型的精度,得到更好的預測結果,本文采用對原始數列做變換的方法對模型加以改造。2.敘述了分數階PIλIDμ控制器的發(fā)展及相關理論,包括分數階微積分的定義、分數階微分方程的數值解法、分數階PIλDμ控制器的原理及數字描述。仿真實驗用來證明與整數階PID控制器相比,分數階PIλDμ更具優(yōu)勢。3.詳細演示了灰色分數階PIλDμ控制器的建模原理及過程,采用系統(tǒng)輸出誤差和系統(tǒng)輸出預測誤差合成的綜合偏差作為分數階PIλDμ控制器的輸入。通過算例分析驗證了本文方法的可行性和有效性。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：N941.5;TP13
【圖文】：

逡逑分別采用ＰＩＤ控制器和灰色ＰＩＤ控制器對被控對象進行控制，得到系統(tǒng)的跟蹤逡逑誤差及誤差變化率，系統(tǒng)輸出如圖３．３、圖３．４、圖３．５所示。逡逑０．６邋［邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐－＇邋Ｉ邐＇逡逑邐ｐｒｏ逡逑０邋５邐Ｌ：：－－ＧＭＰＩｄＩ逡逑Ｉ逡逑０．４邋＼邐－逡逑ｉ逡逑、？逡逑ｔ逡逑＂ｋｚｚｚｚｚ逡逑１邋Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐Ｉ邐逡逑■邋０邐０．２邐任４邐０．６邐０．８邐１邐１．２邐１．４邐１．６邐１．８邐２逡逑ｔｉｍｅ（ｓ）逡逑圖３．３邋ＰＩＤ和灰色ＰＩＤ控制跟蹤誤差曲線逡逑２０逡逑

邋＾逡逑圖４．１戶一／—0平面圖逡逑如圖４．１所示，由０＜義含及0＜／／＜１形成了一個陰影區(qū)域，當NB和／＾分別在陰逡逑影區(qū)域的四個頂點，即ＯＡＢＣ點取值時，便可相應地得到經典整數階Ｐ、ＰＩ、ＰＤ及逡逑ＰＩＤ控制器；當ｉ和在陰影區(qū)域內的連續(xù)任意取值時，便可得到分數階控制逡逑器。根據＾和／＾取值的不同，可構成b6戶，ｆＯ＊，尸／餅，等不同類型逡逑的控制器。如此可見，分數階控制器的結構更具多樣化和靈活性、能快速反應逡逑分數階系統(tǒng)的動態(tài)恃性。因此，選擇不同的／Ｉ和值設計出的控制器也不同，可根據逡逑被控對象的性能特性和設計要求選擇不同的NB和／＾值，獲得更高的控制品質。逡逑分數階反饋控制系統(tǒng)框圖如圖４．２＾所示。逡逑分數階控制器逡逑ｒ邐邐邋：逡逑Ｉ邋￣￣１邋比例邐１邋Ｉ逡逑＾（０￣Ｉ邐？積分——！邐＂（＇１？邐被控對象廣（＇）》逡逑Ｉ邋邐＞邋微分邋Ｋ。邐邋［逡逑Ｌ—１邐＼逡逑圖４．２分數階控制器結構框圖逡逑其中，ｒＷ為系統(tǒng)輸入，為系統(tǒng)的輸出，制器的輸入，Ｍ（ｆ）逡逑控制器的輸出。逡逑在自動控制領域綜合比較分數階戶尸公＾控制器和整數階ＰＩＤ控制器可Ｗ看逡逑出

化逡逑圖５．３分數階被控對象的單位階躍響應逡逑對比圖５．２和圖５．３不難發(fā)現(xiàn)，本文方法對于分數階系統(tǒng)的控制效果要優(yōu)于對逡逑整數階的控制。逡逑５．４本章小結逡逑將綜合偏差引入到灰色預測模型中，在將改進后的灰色預測控制與分數階逡逑控制器相結合，便得到本文所提出的灰色分數階控制器。分數階逡逑＾控制器和經典的ＰＩＤ控制器是相互統(tǒng)一的，整數階ＰＩＤ控制器的分析途徑逡逑和方式同樣也適用于分數階控制器的研究。正因如此，借用灰色ＰＩＤ控制逡逑的相關理論，灰色分數階＾控制器才得Ｗ實現(xiàn)。同樣地，灰色分數階ｉＶ＂餅控逡逑制器也是灰色ＰＩＤ控制器的延伸，前者是一種廣義形式，后者是前者的特例。逡逑通過分別對整數階和分數階被控系統(tǒng)的仿真驗證得知，本文方法是可行且有逡逑效的。但對于整數階系統(tǒng)

【參考文獻】

相關期刊論文 前5條

1 王志彥;王清心;;基于方根變換的灰色GM(1,1)改進模型[J];甘肅科學學報;2012年01期

2 劉威;肖軍;翟春艷;付秋峰;;基于改進灰色預測模型的自適應PID控制算法[J];科學技術與工程;2010年02期

3 楊智,高靖;基于遺傳算法的預測自整定PID控制器[J];控制與決策;2000年01期

4 張廣立,付瑩,楊汝清;一種新型自調節(jié)灰色預測控制器[J];控制與決策;2004年02期

5 吳曉威;張井崗;;基于微粒群算法的灰色預測PID控制器[J];智能系統(tǒng)學報;2007年05期

相關碩士學位論文 前1條

1 嚴慧;分數階PI～λD～μ控制器的設計及數字實現(xiàn)[D];南京航空航天大學;2007年

本文編號：2745749