分数阶ＰＩＤ模型预测控制算法改进研究

2012年03月22日11:34:58 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

关键字：应用

郭　伟，王　莉，周旺平
南京信息工程大学信息与控制学院，江苏南京

摘　　　要：在分析ＦＯＰＩＤ（分数阶ＰＩＤ）算法和ＭＡＣ（模型算法控制）算法的基础上，结合两种算法的优点，推导了基于ＦＯＰＩＤ性能指标的改进的ＭＡＣ控制算法ＦＯＰＩＤＭＡＣ算法。这种算法既具有ＦＯＰＩＤ算法的优点，稳定性较好，又具有预测功能。通过仿真研究的对比，在时域内分析了ＦＯＰＩＤＭＡＣ控制器的参数选择对系统控制性能的影响，说明了ＦＯＰＩＤＭＡＣ算法比基本ＰＩＤ算法、ＭＡＣ算法以及ＰＩＤＭＡＣ算法控制性能更好，并在ＥＰＡ过程控制实验装置中对改进算法的控制效果进行验证，为工程应用打下较好的理论基础。

关　键　词：ＦＯＰＩＤ控制；模型算法控制；ＦＯＰＩＤ－ＭＡＣ控制；性能分析

１　引　言
分数阶ＰＩＤ控制器较传统整数阶ＰＩＤ控制器增加了２个可调参数，使得其控制器的设计更加灵活，控制性能更加优良，目前已有ＰＩλＤμ［１］，ＦＯＰＤ［２］和ＦＯＰＩ［３］等分数阶控制器。模型算法控制（ＭＡＣ）采用位置式信号［４］，以系统的单位脉冲响应序列作为系统模型，容易通过现场测试获得，文献［５］结合了传统ＰＩＤ控制和ＭＡＣ控制的优点，形成新型ＰＩＤＭＡＣ算法，控制效果在一定程度上得到改善。然而，现实的许多系统是属于分数阶而非整数阶的，ＰＩＤＭＡＣ算法的应用仍有很大限制，因此，引入分数阶ＰＩＤ控制方法，进一步对ＰＩＤＭＡＣ算法进行改进有其理论意义以及实际应用价值。

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