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自调节PDF控制算法的研究

董纵昊  
【摘要】: 在科技飞速发展的今天,各种新设备、新工艺的出现促进了控制理论的发展,同时也对控制技术提出了越来越高的要求,虽然已有许多旨在提高控制性能的不同的控制理论,但由于其各自的局限性,在应用中仍然存在许多问题,特别是对于运行速度较快的机械设备等,其响应时间往往不能达到要求,因此,有必要开发一种新型、快速、能够适应快速运行或变化的对象或过程的自调节算法,以为控制器的开发作好理论支持。 本文首先以PDF控制理论为基础,结合PDF控制理论的特点,讨论了对高阶对象(三阶至六阶对象)实行PDF控制所需要的结构。由于PDF控制的对象一般小于等于二阶,本文提出对于高阶对象实行分解控制,使每一个控制器所控制的对象的阶数小于等于二阶,并推导出相应控制系数设定的计算公式。然后以此为基础,提出了一种自调节PDF控制的算法。该算法最重要的是对对象的辨识,经过大量的分析与运算,本文提出了在对象为最小相位时,辨识对象的阶数及其高阶项系数的理论和方法,即以阶跃信号直接激励被控对象,对其输出信号进行差分运算,利用所得的值判定对象的阶数及其高阶项系数。一旦所需要的对象参数得到,即进行控制策略的选择并计算控制系数,完成自调节过程。随即切换至常规PDF控制。本文还对上述算法进行引伸,探讨了对象为非最小相位时,用阶跃响应的输出特性来对其进行控制的可能性,以上各种设想均在Matlab环境下,用Simulink进行仿真验证,并与预置系数PDF控制系统进行比较,证明了所提出的方法具有良好的控制效果及实践的可行性。


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