仿人智能控制与变结构PID

给定值,使系统输出不断逼近期望值。这是比例控制所不具备的。

积分作用:积分控制具有对信号偏差的记忆功能,同样记忆也是人的一种基本智能。但是人的记忆功能具有选择性,人总是有选择地记忆某些有用的信息,而遗忘无用的信息。而积分控制择不加选择地记忆了偏差变化的所有信息,其中包含了对控制不利的信息。

微分作用:微分作用体现了某种信号的变化趋势,类似于人的预见性。但微分作用缺乏人的“远见”,其通常对变化快的信号敏感,而不善于预见变化慢的信号的改变趋势。

3. 仿人智能控制的基本思想

仿人智能控制的基本思想是指,在控制过程中利用计算机模拟人的控制行为功能,最大限度地识别和利用控制系统动态过程所提供的特征信息,进行启发和直觉推理,从而实现对缺乏精确数学模型的对象进行有效的控制。

对于PID控制器来说,所谓的智能控制就是根据偏差的控制要求,由程序控制PID的三种控制功能不定期地作用于偏差,从而发挥比例、积分、微分三种控制作用的长处,避免其不足,达到最好的控制效果。按照仿人智能特点的不同,可以有仿人智能比例控制、仿人智能积分控制等众多变结构PID控制器。

三、 仿人智能比例控制

1. 基本原理

对于线性定常系统,普通的比例控制器K虽可以使系统稳定,但会产生较大的静差(如图2),不能满足稳态精度的要求。若利用计算机对系统进行仿人比例控制,不断调整给定值,使系统输出不断逼近期望值(如图3),这样就可以提高系统的稳态精度。设yss0为系统的稳态输出,ess0为系统的静差。当给定输入逐级变为:

u=1+ess0+ess1+ess2+…

其输出为:y=

∑y

i=0

n

ssi

n→∞n→∞ →1 静差:essi →

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图2

图3

2. 控制算法

仿人比例控制器的结构如图4所示,结构图中的智能开关只有满足稳态条件时才闭合一次,完成一次u(k)=u(k)+e(k)运算后立即断开,此后输入量一直保持,直到下

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