分数级PID控制器的实用一次性数据驱动设计:虚构的参考信号接近方法
Ansei Yonezawa1, Heisei Yonezawa1, Shuichi Yahagi2
1Division of Mechanical and Aerospace Engineering, Hokkaido University, N13, W8, Kita-ku, Sapporo, Hokkaido 060-8628, Japan.
本研究介绍了一种数据驱动的调整方法,用于仅使用一组输入/输出数据的分数顺序比例积分导数 (FOPID) 控制器. 该方法确保了闭环稳定性,并且在不需要工厂模型的情况下实现了良好的控制性能.
科学领域:
- 控制系统工程 控制系统工程
- 自动化和机器人技术
- 应用数学 应用数学 应用数学
背景情况:
- 分数顺序比例积分导数 (FOPID) 控制器比传统的PID控制器提供了更好的性能.
- 调整FOPID控制器通常需要复杂的模型和广泛的数据,限制了实际应用.
- 在控制器调整过程中确保闭环稳定性是控制工程中的一个关键挑战.
研究的目的:
- 为FOPID控制器开发一种新的,一次性数据驱动的调方法.
- 将闭环稳定性考虑因素直接纳入调过程.
- 为FOPID控制器参数优化提供一种实用且无模型的方法.
主要方法:
- 在FOPID控制器调中使用模型参考控制公式.
- 损失函数是基于从输入/输出数据中得出的虚拟参考信号来定义的.
- 损失函数最小化用于实现模型匹配和优化控制器参数.
- 在整个调过程中,限制输入限制输出 (BIBO) 稳定性被明确考虑.
主要成果:
- 拟议的方法成功地调整了FOPID控制器,只使用一次性输入/输出工厂数据.
- 该方法有效地将定义的损失函数最小化,以实现所需的模型匹配.
- 数字模拟显示了良好的控制性能和避免不稳定.
- 该方法已被验证为实际的,不需要事先提供植物模型信息.
结论:
- 一次性数据驱动的调整方法为FOPID控制器实现提供了一个简单而实用的解决方案.
- 稳定性标准的整合确保了强大的闭环系统性能.
- 这种方法大大降低了FOPID控制器调整的复杂性和数据要求,提高了其适用性.
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