PID电机控制详解:理论与仿真实战指南

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该文档是一份深入讲解PID控制在直流电机领域的专业参考资料,涵盖了多个方面的内容,旨在帮助读者理解并掌握PID控制的各种变体和应用。首先,第1章介绍了数字PID控制的基础,包括PID控制原理、模拟与数字仿真,详细列举了如位置式、离散系统、增量式、积分分离、抗积分饱和、梯形积分等不同类型的PID算法,并配以相应的仿真示例。这些内容不仅阐述了理论,还提供了实际操作的模拟实验,便于理解和实践。 第二部分着重于常见的PID控制系统,包括单回路控制、串级控制以及针对纯滞后系统的控制策略,如大林控制和Smith控制,既有连续控制也有数字控制版本的讨论,每个控制方法都有其独特的原理和仿真分析。 第三章深入到专家PID控制和模糊PID控制领域,专家PID利用专家知识来优化控制,模糊自适应整定PID则结合模糊逻辑和自适应性,使得控制器能根据环境变化进行动态调整。此外,还有模糊免疫PID控制,它将模糊逻辑和免疫系统相结合,提高控制的鲁棒性和准确性。 第四章探讨神经PID控制,通过神经网络技术来增强PID控制的智能化。这部分涉及基于单神经元网络的PID智能控制,包括不同学习规则的应用,如单神经元自适应PID控制和改进版本,以及基于BP神经网络和RBF神经网络的PID整定和辨识方法。这些章节都强调了理论与实际应用的结合,通过仿真程序展示了神经网络如何提升PID控制的性能。 这份资料提供了一个全面的框架,帮助读者理解PID控制在直流电机控制中的各种实现形式,无论你是初学者还是高级工程师,都能从中找到适合的学习路径和实战技巧。通过深入学习和实践,可以提升电机控制系统的精度和稳定性,以满足不同应用场景的需求。
2015-08-11 上传
PID电机控制目录 第1 章 数字PID 控制 1.1 PID 控制原理 1.2 连续系统的模拟PID 仿真 1.3 数字PID 控制 1.3.1 位置式PID 控制算法 1.3.2 连续系统的数字PID 控制仿真 1.3.3 离散系统的数字PID 控制仿真 1.3.4 增量式PID 控制算法及仿真 1.3.5 积分分离PID 控制算法及仿真 1.3.6 抗积分饱和PID 控制算法及仿真 1.3.7 梯形积分PID 控制算法 1.3.8 变速积分PID 算法及仿真 1.3.9 带滤波器的PID 控制仿真 1.3.10 不完全微分PID 控制算法及仿真 1.3.11 微分先行PID 控制算法及仿真 1.3.12 带死区的PID 控制算法及仿真 1.3.13 基于前馈补偿的PID 控制算法及仿真 1.3.14 步进式PID 控制算法及仿真 第2 章 常用的PID 控制系统 2.1 单回路PID 控制系统 2.2 串级PID 控制 2.2.1 串级PID 控制原理 2.2.2 仿真程序及分析 2.3 纯滞后系统的大林控制算法 2.3.1 大林控制算法原理 2.3.2 仿真程序及分析 2.4 纯滞后系统的Smith 控制算法 2.4.1 连续Smith 预估控制 2.4.2 仿真程序及分析 2.4.3 数字Smith 预估控制 2.4.4 仿真程序及分析 第3 章 专家PID 控制和模糊PID 控制 3.1 专家PID 控制 3.1.1 专家PID 控制原理 3.1.2 仿真程序及分析 3.2 模糊自适应整定PID 控制 3.2.1 模糊自适应整定PID 控制原理 3.2.2 仿真程序及分析 3.3 模糊免疫PID 控制算法 3.3.1 模糊免疫PID 控制算法原理 3.3.2 仿真程序及分析 第4 章 神经PID 控制 4.1 基于单神经元网络的PID 智能控制 4.1.1 几种典型的学习规则 4.1.2 单神经元自适应PID 控制 4.1.3 改进的单神经元自适应PID 控制 4.1.4 仿真程序及分析 4.1.5 基于二次型性能指标学习算法的单神经元自适应PID 控制 4.1.6 仿真程序及分析 4.2 基于BP 神经网络整定的PID 控制 4.2.1 基于BP 神经网络的PID 整定原理 4.2.2 仿真程序及分析 4.3 基于RBF 神经网络整定的PID 控制 4.3.1 RBF 神经网络模型 4.3.2 RBF 网络PID 整定原理 4.3.3 仿真程序及分析 4.4 基于RBF 神经网络辨识的单神经元PID 模型参考自适应控制 4.4.1 神经网络模型参考自适应控制原理 4.4.2 仿真程序及分析 4.5 基于CMAC(神经网络)与PID 的并行控制 4.5.1 CMAC 概述 4.5.2 CMAC 与PID 复合控制算法 4.5.3 仿真程序及分析 4.6 CMAC 与PID 并行控制的Simulink 仿真 4.6.1 Simulink 仿真方法 4.6.2 仿真程序及分析 第5 章 基于遗传算法整定的PID 控制 5.1 遗传算法的基本原理 5.2 遗传算法的优化设计 5.2.1 遗传算法的构成要素 5.2.2 遗传算法的应用步骤 5.3 遗传算法求函数极大值 5.3.1 遗传算法求函数极大值实例 5.3.2 仿真程序 5.4 基于遗传算法的PID 整定 5.4.1 基于遗传算法的PID 整定原理 5.4.2 基于实数编码遗传算法的PID 整定 5.4.3 仿真程序 5.4.4 基于二进制编码遗传算法的PID 整定 5.4.5 仿真程序 5.5 基于遗传算法摩擦模型参数辨识的PID 控制 5.5.1 仿真实例 5.5.2 仿真程序 第6 章 先进PID 多变量解耦控制 6.1 PID 多变量解耦控制 6.1.1 PID 解耦控制原理 6.1.2 仿真程序及分析 6.2 单神经元PID 解耦控制 6.2.1 单神经元PID 解耦控制原理 6.2.2 仿真程序及分析 6.3 基于DRNN 神经网络整定的PID 解耦控制 6.3.1 基于DRNN 神经网络参数自学习PID 解耦控制原理 6.3.2 DRNN 神经网络的Jacobian 信息辨识 6.3.3 仿真程序及分析 第7 章 几种先进PID 控制方法 7.1 基于干扰观测器的PID 控制 7.1.1 干扰观测器设计原理 7.1.2 连续系统的控制仿真 7.1.3 离散系统的控制仿真 7.2 非线性系统的PID 鲁棒控制 7.2.1 基于NCD 优化的非线性优化PID 控制 7.2.2 基于NCD 与优化函数结合的非线性优化PID 控制 7.3 一类非线性PID 控制器设计 7.3.1 非线性控制器设计原理 7.3.2 仿真程序及分析 7.4 基于重复控制补偿的高精度PID 控制 7.4.1 重复控制原理 7.4.2 基于重复控制补偿的PID 控制 7.4.3 仿真程序及分析 7.5 基于零相差前馈补偿的PID 控制 7.5.1 零相差控制原理 7.5.2 基于零相差前馈补偿的PID 控制 7.5.3 仿真程序及分析 7.6 基于卡尔曼滤波器的PID 控制 7.6.1 卡尔曼滤波器原理 7.6.2 仿真程序及分析 7.6.3 基于卡尔曼滤波器的PID 控制 7.6.4 仿真程序及分析 7.7 单级倒立摆的PID 控制 7.7.1 单级倒立摆建模 7.7.2 单级倒立摆控制 7.7.3 仿真程序及分析 7.8 吊车-双摆系统的控制 7.8.1 吊车-双摆系统的建模 7.8.2 吊车-双摆系统的仿真 第8 章 灰色PID 控制 8.1 灰色控制原理 8.1.1 生成数列 8.1.2 GM 灰色模型 8.2 灰色PID 控制 8.2.1 灰色PID 控制的理论基础 8.2.2 连续系统灰色PID 控制 8.2.3 仿真程序及分析 8.2.4 离散系统灰色PID 控制 8.2.5 仿真程序及分析 8.3 灰色PID 的位置跟踪 8.3.1 连续系统灰色PID 位置跟踪 8.3.2 仿真程序及分析 8.3.3 离散系统灰色PID 位置跟踪 8.3.4 仿真程序及分析 第9 章 伺服系统PID 控制 9.1 伺服系统低速摩擦条件下PID 控制 9.1.1 Stribeck 摩擦模型描述 9.1.2 一个典型伺服系统描述 9.1.3 仿真程序及分析 9.2 伺服系统三环的PID 控制 9.2.1 伺服系统三环的PID 控制原理 9.2.2 仿真程序及分析 9.3 二质量伺服系统的PID 控制 9.3.1 二质量伺服系统的PID 控制原理 9.3.2 仿真程序及分析 第10 章 PID 实时控制的C++语言设计及应用 10.1 M 语言的C++转化 10.2 基于C++的三轴飞行模拟转台伺服系统PID 实时控制 10.2.1 控制系统构成 10.2.2 系统各部分功能的软件设计 10.2.3 仿真程序及分析 参考文献