[發明專利]用于對系統進行控制的裝置及方法

有效

• 申請號: 200910130728.5
• 申請日: 2009-03-27
• 公開（公告）號: CN101546173A
• 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: 李 輝;孫海龍

技術領域

本發明一般涉及控制系統，更具體地，涉及實時自適應比例積分微 分(PID)控制器。

背景技術

很多受控系統采用比例積分微分(PID)控制器。然而，這些受控系 統的性能和穩定性對系統參數(比如慣性或剛性以及選擇的PID增益) 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精密的過程模型或這些模型的逼近以評估系統參 數。

比如，US?5,444,612和US?5,691,615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，估算和補償慣性、阻尼、摩 擦力和重力參數并且執行基于模型的自適應控制。US?6,055,524和US 5,687,077描述了函數逼近方法，如神經網絡和拉蓋爾函數，用于逼近系 統模型和估算相應的參數。其它方法，如US6,658,370及其中的引用文獻， 描述了使用預先設計的多組調整常數中的有限組的一些自適應控制類型 以及確定哪組調整常數最優的方法。這種方法需要至少一組預先設計的 調整常數來在操作中使未知系統取得可接受的性能。另外一些類型的PID 控制器使用基于控制器增益調整的規則，比如模糊邏輯條件。

相關的自適應并行PID方法由Chang，W.-D和J.-J?Yan的“Adaptive robust?PID?controller?design?based?on?a?sliding?mode?for?uncertain?chaotic Systems，”Chaos，Solitons?and?Fractals，26，pp.167-175，2005，Iwai， Z.，Mizumoto，I..，Liu，L.；Shah，S.L.；Jiang，H.，“Adaptive?Stable?PID Controller?with?Parallel?Feedforward?Compenstor，”Conference?on?Control， Automation，Robotics?and?Vision，December，2006，Pirabakaran，K.，和 V.M.Bacerra，“Automatic?Tuning?of?PID?Controllers?Using?Model?Reference Adaptive?Control?Techniques，”Conference?of?the?IEEE?Industrial Electronics?Society，December，2001，和Xiong，A.和Y.Fan，“Application of?a?PID?Controller?using?MRAC?Techniques?for?Control?of?the?DC Electromotor?Drive，”IEEE?International?Conference?on?Mechatronics?and Automation，August，2007描述。

發明內容

一種自適應并聯比例積分微分控制器根據參考命令產生：固定控制 器輸出，該固定控制器輸出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；和自適應控制器輸出，自適應控制器輸出包括自適應并 聯PID命令和自適應前饋命令。

固定控制器輸出和自適應控制器輸出加在一起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輸出的改變率作為控制器的 反饋。

附圖說明

圖1為根據本發明的實施方式的自適應PID控制器的方框圖；

圖2為根據本發明的實施方式的自適應并聯PID控制器的方框圖；

圖3為根據本發明的實施方式的具有總比例增益的自適應并聯PID 控制器的方框圖；

圖4為根據本發明的實施方式的具有總微分增益的自適應并聯PID 控制器的方框圖；

圖5為根據本發明的實施方式的具有總積分增益的自適應并聯PID 控制器的方框圖。

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自適應 比例積分微分(PID)控制裝置及方法100。該方法和裝置包括固定控制 器110和自適應控制器120。固定控制器包括固定PID控制器和固定前饋 控制器。自適應控制器包括自適應并聯控制器120和自適應前饋控制器。