未建模动态增量补偿驱动的非线性PID控制及应用

摘要

针对一类具有强非线性、机理不清且动态特性随不同运行条件而变化的复杂过程,将基于数据的建模技术与基于模型的控制策略相结合,提出了未建模动态及其未知增量补偿驱动的非线性PID控制方法.所提的算法将一步超前最优控制策略应用于PID控制器的参数设计,并结合非线性补偿技术进行综合设计,从理论上给出了PID控制器参数以及非线性补偿器设计的一般原则和方法,为解决传统PID控制器参数难于整定的问题提供了方法和途径.在此基础上,分析了闭环系统的稳定性和收敛性.最后,将所提的控制算法进行数值仿真实验以及Pendubot系统平衡控制的对比实验,实验结果表明,在Pendubot的精确摩擦力模型未知的情况下,所提算法能有效地消除系统未知时变不确定性的影响,并尽可能地减少Pendubot摆角的波动,将摆角控制在规定的目标值范围内.