[發明專利]系統控制方法和裝置

無效

• 申請號: 200910130727.0
• 申請日: 2009-03-27
• 公開（公告）號: CN101546172A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 哈里德·里法伊
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02;G05B11/42
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 黃綸偉

技術領域

本發明總體上涉及受控系統，更具體地說，涉及實時自適應比例-積分-微分(PID)控制器。

背景技術

本專利申請與共同提交的美國專利申請MERL-2000相關，以引證方式將其合并于此。

很多受控系統使用比例-積分-微分(PID)控制器。然而，這些受控系統的性能和穩定性對諸如慣性或剛性以及所選擇的PID增益之類的系統參數敏感。

自適應控制是用于改進這些受控系統的性能的一種可能方法。然而，自適應控制通常需要詳細的過程模型或這些模型的近似以估計系統參數。

例如，US?5444612和US?5691615描述了具有自適應控制的運動控制器，該自適應控制基于運動系統模型以對慣性、阻尼、摩擦和重力參數進行估計和補償并執行基于模型的自適應控制。US?6055524和US5687077描述了諸如神經網絡和Laguerre函數之類的函數近似方法，用于對系統模型進行近似并估計相應的參數。其它方法(諸如US?6658370，以引證方式將其合并于此)描述了通過使用預先設計的多組調節常數的一個有限組的某種自適應控制、以及確定哪組調節常數最優的方法。該方法要求至少一組預先設計的調節常數產生對于工作中的未知系統而言可接受的性能。其他類型的PID控制器使用基于控制器增益的規則的調節(諸如模糊邏輯條件)。

以下文獻描述了針對自適應并行PID的相關方法，即Chang，W.-D.，and?J.-J?Yan，“Adaptive?robust?PID?contro1ler?design?based?on?a?sliding?modefor?uncertain?chaotic?systems，”Chaos，Solitons?and?Fractals，26，pp.167-175，2005，Iwai，Z.，Mizumoto，I.，Liu，L.；Shah，S.L.；Jiang?H.，“AdaptiveStable?PID?Controller?with?Parallel?Feedforward?Compensator，”Conferenceon?Control，Automation，Robotics?and?Vision，December，2006，Pirabakaran，K.，and?V.M.Bacerra，“Automatic?Tuning?of?PID?Controllers?Using?ModelReference?Adaptive?Control?Techniques，”Conference?of?the?IEEE?IndustrialElectronics?Society，December，2001，以及Xiong，A.和Y.Fan，“Applicationof?a?PID?Controller?using?MRAC?Techniques?for?Control?of?the?DCElectromotor?Drive，”IEEE?International?Conference?on?Mechatronics?andAutomation，August，2007。

發明內容

一種自適應級聯比例-積分-微分控制器，其均從參考命令產生：包括固定比例-積分-微分控制器命令和固定前饋控制器命令的固定控制器輸出；以及包括自適應級聯PID命令和自適應前饋命令的自適應控制器輸出。將所述固定控制器輸出與所述自適應控制器輸出相加以產生用于受控系統的控制命令，該受控系統提供輸出的測量值和所述輸出的變化率作為對控制器的反饋。

附圖說明

圖1是根據本發明的一個實施方式的具有反饋控制的自適應級聯(cascade)PID控制器的框圖；

圖2是根據本發明的一個實施方式的自適應級聯PID控制器的框圖；

圖3是根據本發明的一個實施方式的具有總比例增益的自適應級聯PID控制器的框圖；以及

圖4是根據本發明的一個實施方式的具有總積分增益的自適應級聯PID控制器的框圖。

具體實施方式

如圖1所示，本發明的實施方式提供了一種具有前饋控制的用于自適應比例-積分-微分(PID)控制的裝置及方法100。該方法和裝置包括固定控制器110和自適應控制器120。該固定控制器包括固定PID控制器和固定前饋控制器。該自適應控制器包括自適應級聯PID控制器和自適應前饋控制器。