关键字 |
| PID控制器、Ziegl-Nichols、Cohen-Coon、ISE、ITAE、IAE、遗传算法程序 |
导 言 |
| 在许多工序应用中,液级控制非常重要,特别是在油气工业、废水处理厂和食品加工业中。三罐系统与液态控制问题相关,这些问题通常存在于工业大罐中。连续开花精确模位控制在钢生产公司中大有裨益[1].三大罐级总目标是跟踪定点并稳定振荡数少和沉淀时间最小的罐级水平最终产品质量取决于级别控制器的精度控制器的目标是实现目标并快速跟踪新定点值控制问题可以通过从传统PID到遗传算法控制器[2]、[3]、[4]等数级控制策略解决。调优技术开发基于选择标准控件目标中的一个或多个多新技术由学术控制界推荐一种新技术是遗传算法调制[7]GA自动化调优的一个长处是它不需要渐变信息利用这一优势遗传算法基础PID控制器目前在许多工业自动化应用中实施[8] |
| 论文结构如下:2节描述三罐系统建模雷竞技苹果下载3节审查PID控制器各种调优方法4节模拟进程和PID控制器使用各种调优方法 |
模拟三级控制进程 |
| 三大顺序进程串行三槽液级系统,结构显示在Fig.1中 |
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PID控制器调试方法 |
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| 开放环路方法 |
| 科恩和库恩方法 |
| 费特克法 |
| IMC方法 |
| 最小误差标准(IAE、ISE、ITAE)方法 |
| 软计算法 |
| 模糊逻辑 |
| 人工智能 |
| 遗传算法 |
| 进化编程 |
| 闭环调试工厂闭环并自动调试控制器.对比开环调试工厂开环调试控制器人工调试软计算法中调优参数根据指导原则估计,即不确定性、可抓性实现近似性、稳健性以及最小解题成本本文考虑模拟调优方法有齐格勒-尼克尔斯法、科恩法和库恩法、最小误差标准(IAE、ISE、ITAE)法和遗传算法调优 |
| 齐格勒-尼克尔斯法:齐格勒-尼克尔斯调优规则是第一个调优规则,为PID控制器调优提供实用方法基于规则, PID控制器先定位为单向模式,但取益变换令进程系统持续振荡(稳定边缘) 。相应的增益被称为最终增益库,振荡周期则表示最终增益浦 |
| 模拟闭合循环进程P控件模链模型以确定上述参数最终增益库和最终周期浦用Routh数组分析计算齐格勒-尼克尔斯调优法的关键步骤是估计最终增益和周期[9]控制器调优参数(PID)使用齐格勒-Nichols调优表I从库浦计算 |
| Cohen和Coon方法:在此方法控制动作消除,开环瞬时由单步修改信号引入进程测量元输出时记录阶梯响应,即图2显示过程响应曲线,然后进程动态近似于第一序加运输延时模型,并带下参数 |
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| C博士发布技术L.Smith [10]比较近似进程响应曲线第一序加运输延时进程关系从经验中推导出 提供闭合循环响应开放循环系统模链模型模拟单元步输入k |
| 最小误差标准(IAE、ISE、ITAE)方法:如前所述对半损比调法常导致动画响应,该标准通过考虑闭环响应只在两点开发(前两个峰值)。另一种方法就是引入控制器设计关系 基础性能索引考虑闭合循环响应性能指数中有一些 |
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| 程序判定控制器调优参数:采取下列步骤使用最小误差标准设计pID控制器(ISE、IAE和IATE)。 |
| 三罐处理模型包括Siminglink控制算法 |
| matlabm文件创建目标函数计算最小误差标准 |
| matlab优化工具箱函数用最小误差标准最小化 |
| 对目标函数的每一次评价均执行Siminglink进程模型开发,并使用Simplink规则1/3判定性能索引和相应的调优参数(P、I、D)[12] |
| 遗传算法基础调优:遗传算法优化技术实现并行随机性,但定向搜索确定适配群GA-PID控制器由传统PID控制器组成,参数通过遗传算法优化执行以下三步遗传算法生成计算机程序解决优化问题 |
| 初始群函数组成和终端优化问题生成 |
| 2) 在程序群上迭接执行下列子步骤,直到终止标准实现 |
| a) 执行每个程序并应用适配度量值 |
| 应用以下操作创建新程序群 |
| 复制 |
| 交叉交叉 |
| 变异性 |
| 3) 识别单程序按结果命名(例如迄今最优个人)。其结果可能是解决问题的办法(或近似解决办法)。表三显示设计GA技术规范 |
| 图3显示使用 GA优化参数流程图关于遗传运算符细节和流程图中每个块,可参考文献[13][14][15].attlabm文件系基于遗传算法开发并附表三说明规范控制器调时最优值通过执行matlab文件估计 |
模组结晶 |
| 图4描述Siminglink开发过程模型使用试误法模拟三罐进程控制系统simlink图模拟结果估计控制器z-n和c-c方法最优调值最小误差标准法(IAE,ISE,ISTE)优化调试参数通过宣布Simlink控制器调试参数(P,I,D)为全局变量并执行matlab文件来估计,即从matlab优化工具框中引用函数fminsher控制器调优参数由Ziegler-Nichols、Cohen-Coon和最小误差标准(IAE、ISE、IATE)估计见表三GA定位PID控制器调优参数使用matlab文件估计,图5显示所获调优参数 |
| 图6(a)和图6(b)分别显示齐格勒-Nichols和Cohen-Con两种调优方法中PID控制器比Pi控制器和I控制器性能优异,参考时间定时、上升时间减法、ISE、IAE和IATE与齐格勒-奈科尔斯和科恩-康纳方法比较PID控制器在齐格勒-奈科斯调优法方面表现优异与最优调试参数相似,图6(c)至6(f)显示系统对剩余调试方法分步输入的反应比较性能指数表六列出三种坦克级进程分单元输入各种PID调优法模拟结果显示单元步响应显示使用GAPID调优法优于其他调优法 |
结论 |
| PID控制器最优调试参数用六种调试方法估计(Z-N方法、C-C方法、ISE、IAE、IATE和GAPID方法)使用Matlab/Simlink模拟结果显示GA基础PID控制器快速响应并产生小峰高超和积分方差此外,该方法有良好能力适应进程动态变化调优参数简言之,GAPID控制器已被证明是三罐级控制过程的有效方法这种方法还可用于各种非线性流程控制系统,并使用大型运输时滞流程论文未来将扩展至进化算法以确定最佳PID调优参数 |
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表一览 |
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图一览 |
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| 图1 |
图2 |
图3 |
图4 |
图5 |
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| 图6a |
图6b |
图6c |
图6d |
图6e |
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| 图6f |
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引用 |
- GraebeS.F.GoodwinG.C.,“连续钢播种控件设计实现”,IEE控制系统,1995年8月,pp.64-71
- 长达法尔,LuybenWL.Liquid级控制单坦克和坦克级联中比例化综合反馈控制器,Ind.Eng.Chem.Finticals,vol.18,No.1,1979pp15-2
- 阿斯特洛姆K.T.Hagglund,PID控制器论理设计图理,美国乐器学会,研究三角公园,1995年
- S.N.Sivanandam,S.N.Deepa,“遗传算法导论”,Springer出版物公司2010年
- J.G.Ziegler和N.B.Nichols,“自动控制器最佳设置”,ASMETranse,Vol64,1942,pp.759-768
- W.K.Ho.C.C.Hang.J.H.Zhou,PI调优公式性能增益和相位边距”,IEE事务ControlsystemsTechnology, 1995.
- 公元前E.Goldberg,“Genetic算法搜索、优化和机器学习”,Adison-Wesley出版社公司,1989年
- H.Jones和M.L.Tatnall,Online频域识别PI管理员基因调优,ICSE记录,Coventry,1994年
- J.G.齐格勒和N.b.Nichols,“自动控制器最佳设置”,ASME Transactions,vol.64页759-7681942
- Smith C.A.A.Copripio;“自动过程控制原理和实践”,John WileySons,1985年
- 塞博格 DETFEdgar D.A.Mellichamp处理动态控制,John Wiley和Seets,1989年
- S.C.Charapra和R.P.Canale,McGraw-Hill国际版,1998年,纽约
- L.HaoL.和F适应式PID控制器基于单神经元和遗传优化研究,第八届电子计量和工具国际会议ICEMI卷2007年1页240-243
- R.科扎市H.本奈特大卫和KMartin,“遗传程序设计三:达尔文发明解题”,Morgan
- 考夫曼,旧金山,1999年C.R.Reeves,“与小数群相加的遗传算法”,第5次国际遗传算法汇编,1993年
- F.G.Matins,“使用ITAE标准调试pID控制器”,国际杂志工程版,第21卷,第3号,2005年
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