预期动态的PID控制

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作者：李东海等著

出版社：清华大学出版社

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分类：教材 > 研究生/本科/专科教材

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ISBN：9787302664567
装帧：精装
册数：暂无
重量：暂无
开本：16开
页数：264
出版时间：2024-06-01
条形码：9787302664567 ; 978-7-302-66456-7

本书特色

本书是一本控制理论与控制工程领域的书籍，其内容是作者多年来的独立研究成果。本书介绍了一种基于预期动态方程的PID控制器整定方法，旨在改良PID控制器动态性能和解决参数整定问题。该方法以预期动态响应为基准进行PID控制器参数整定，显著提升了控制系统动态性能，并简化了控制器整定流程。书中详细论述了预期动态整定方法的原理和操作流程，给出了许多标准动态仿真算例，并通过小型实验和大型工业试验验证了其有效性。此外，书中还介绍了针对单变量、多变量和分数阶系统的PID参数整定，并提出了预期动态和模型预测的复合控制方法。

内容简介

本书源自作者多年来在控制理论与控制工程领域的独立研究成果。本书介绍了一种基于预期动态方程的PID控制器整定方法，旨在改良PID控制器动态性能和解决参数整定问题。该方法以预期动态响应为基准进行PID控制器参数整定，显著提升了控制系统动态性能，并简化了控制器整定流程。书中详细论述了预期动态整定方法的原理和操作流程，给出了许多标准动态仿真算例，并通过小型实验和大型工业试验验证了其有效性。此外，书中还介绍了针对单变量、多变量和分数阶系统的PID参数整定，并提出了预期动态和模型预测的复合控制方法。
本书对于从事PID控制器设计和整定的研究人员和工程师具有重要的理论意义和实用价值，特别适用于大型工业系统控制的应用场景。

第1章绪论1
1.1热力系统控制研究现状2
1.2PID控制器的整定问题4
1.2.1基于PM的PID控制器整定方法4
1.2.2无PM的PID控制器整定方法5
1.2.3复合PID控制器整定方法6
1.2.4小结7
1.3蒙德福瑞控制思想7
1.4预期动态PID控制9
1.4.1基本原理9
1.4.2研究现状12
1.5本书主要内容结构14
参考文献15 第2章单变量控制系统参数整定24
2.1引言25
2.2问题描述25
2.3参数稳定域27
2.3.1开环D分割法27
2.3.2DDEPI的参数稳定域计算原理28
2.3.3DDEPID的参数稳定域计算原理30
2.3.4参数稳定域计算仿真算例32
2.4性能鲁棒性评价33
2.5参数整定步骤33
2.6仿真研究34
2.6.1典型过程控制对象34
2.6.2线性传热系统温度控制37
2.6.3循环流化床锅炉的床温控制39
2.7本章小结42
参考文献42〖1〗〖1〗〖2〗预期动态的PID控制〖1〗目录〖2〗第3章多变量控制系统参数整定44
3.1引言45
3.2问题描述45
3.3控制器设计方法47
3.3.1预期特性方程选取47
3.3.2分散DDEPID控制器参数整定步骤49
3.4典型多变量系统仿真研究49
3.4.12×2模型50
3.4.23×3模型53
3.4.34×4模型55
3.4.410×10模型57
3.5ALSTOM气化炉分散控制系统参数整定64
3.5.1问题描述65
3.5.2基于ALSTOM气化炉线性模型的分散控制67
3.5.3基于ALSTOM气化炉非线性模型的分散控制79
3.6四水箱液位分散控制系统参数整定87
3.6.1K.H.Johansson标准水箱液位控制问题描述87
3.6.2K.H.Johansson水箱的分散控制89
3.7双容水箱液位控制系统设计及实验92
3.7.1Feedback双容水箱实验装置介绍93
3.7.2双容水箱液位控制实验94
3.8本章小结97
参考文献98 第4章分数阶控制系统参数整定101
4.1引言102
4.2分数阶微分方程与分数阶系统102
4.2.1分数阶微积分定义102
4.2.2分数阶微分方程及分数阶系统描述103
4.3分数阶控制系统103
4.4仿真研究104
4.4.1典型分数阶系统104
4.4.2完全相同的DDEPID控制10个不同的分数阶模型108
4.4.3分数阶永磁同步电机模型113
4.5本章小结115
参考文献115 第5章基于过程响应的预期动态选择研究117
5.1引言118
5.2问题描述118
5.3参数变化对控制效果的影响119
5.4基于过程响应的预期动态选择122
5.4.1参数初始化122
5.4.2精确跟踪预期动态响应的判定条件124
5.4.3预期动态选择125
5.5仿真研究129
5.5.1预期动态的极限129
5.5.2控制效果对比133
5.6实验台验证140
5.6.1控制效果对比140
5.6.2实验结果140
5.7现场应用验证146
5.7.1过程描述146
5.7.2试验结果147
5.8本章小结153
参考文献153 第6章基于前馈补偿的预期动态控制设计与研究155
6.1引言156
6.2问题描述157
6.3基于前馈补偿的预期动态控制160
6.4参数整定161
6.5仿真研究162
6.5.1跟踪与抗扰分离调试162
6.5.2控制效果对比165
6.6实验台验证171
6.6.1水箱水位控制171
6.6.2燃气轮机转速控制173
6.7现场应用验证176
6.8本章小结178
参考文献178 第7章基于预期动态的模型预测复合控制设计与研究181
7.1引言182
7.2问题描述182
7.3基于预期动态的模型预测复合控制184
7.3.1设计思路184
7.3.2设计原理185
7.4参数整定186
7.5仿真研究187
7.5.1传递函数模型188
7.5.2FBC机组非线性模型191
7.6现场应用验证201
7.6.1过程描述201
7.6.2过程描述202
7.7本章小结207
参考文献207 第8章高阶无自衡系统的预期动态控制设计与研究209
8.1引言210
8.2问题描述210
8.3广义预期动态PID控制设计211
8.3.1基本原理211
8.3.2广义微分器的定义与性质212
8.4参数稳定域分析215
8.5参数整定217
8.6仿真研究218
8.6.1高阶纯积分系统218
8.6.2高阶RHP极点系统221
8.6.3四质量弹簧动力系统225
8.7实验台验证230
8.7.1实验装置与过程描述230
8.7.2实验结果231
8.8本章小结232
参考文献232 第9章总结与展望234
9.1内容总结235
9.2需进一步开展的工作236附录A预期动态法与概率鲁棒法的PID整定对比237
A.1鲁棒设计PID概述238
A.2PR方法研究进展238
A.3单变量系统仿真对比研究239
A.3.1单变量系统的PRPID设计方法240
A.3.2仿真结果241
A.4多变量系统仿真对比研究244
A.4.1多变量系统的PRPID设计方法244
A.4.2仿真结果245
A.5小结249
参考文献250

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作者简介

李东海，清华大学能源与动力工程系副教授，博士生导师。1994年获清华大学控制理论博士学位，曾在韩国首尔国立大学和香港科技大学访学。1997年偶然阅读韩京清先生的讲稿后开始研究自抗扰控制，指导博士生与协作单位技术人员完成了一系列热力过程ADRC试验，在多个大型火电厂获得成功应用。在Automatica、IEEE Transactions on Industrial Electronics、Control Engineering Practice、ISA Transactions、Applied Energy等刊物发表论文多篇，申请了16项发明专利。主持国家自然科学基金、参加重大课题和企业课题共40项。指导硕士生30名，博士生14名，博士后7名，本科生15名，访问学者2名。史耕金，中国电力国际发展有限公司科技信息与新兴产业中心经理，工程师。2023年4月毕业于清华大学能源与动力工程系动力工程及工程热物理专业，获工学博土学位。研究方向为PID控制、自抗扰控制、大型热力系统控制等，曾在ISA Transactions、International Journal of Robust and Nonlinear Control等期刊上发表10余篇论文，获授权3项发明专利。王维杰，女，工学硕士。2009年7月毕业于清华大学热能工程系动力工程及工程热物理专业。现就职于ABB公司，担任主管工程师及项目经理等职，从事能源行业过程控制及自动化工程工作多年。刘韶杰，清华大学能源与动力工程系动力工程及工程热物理专业博士生，研究方向为自抗扰控制、能源动力系统控制与优化、燃烧振荡控制等，曾在Control Engineer-ing Practice、International Journal of Robust and Nonlinear Control、Journal of Energy Storage等国际期刊上发表多篇论文，获授权多项发明专利。

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