7、非线性PID控制器调优与滑模控制研究

非线性PID控制器调优与滑模控制研究

1. 非线性PID控制器调优软件

在工业和学术应用中，NPID - RR控制器的调优往往较为繁琐，这可能导致其应用受限。不过，它仍是改进PID控制的一种有效方法。为解决这一问题，开发了一款基于MatLab®的软件工具，旨在实现NPI - RR控制器的最优调优。

1.1 软件执行结果

每次软件执行结束后，关于NPI - RR控制器的所有相关信息会存储在名为“NPI_RR”的结构中。在程序执行期间，屏幕会显示软件进度的各类信息和数据，以吸引用户的注意力，具体内容如下：
- 线性PI控制器通过SWORD进行调整的起始和结束时间，以及优化算法的时间。
- 待控制过程的NPI - RR控制律。
- 非线性函数$e_h$的参数值，以及优化算法每一代中对应最佳控制器的$K_h$值。
- 插入非线性函数代数表达式中的最优参数。
- 多目标函数的最优值和工具使用的计算时间。

此外，还会附带七张图表，帮助用户理解NPI - RR控制方法，并展示优化算法的进展。以典型过程模型（测试集[21]中的P4案例）为例，其传递函数为：
$G(s) = \frac{1}{(1 + s)^4}$

为验证SWONT - RR工具的实用性，对由134个过程组成的测试集进行了行为分析。将使用文化算法通过SWONT - RR调优的NPI - RR与使用先前调优的加权和方法的NPI - RR结果进行比较，发现$f_{IAE}$、$I_{SE}$、$T_V$的值在所有情况下都具有相似性，但在大多数情况下，通过SWONT - RR进行的调优效果更好。这证明了用于解决控制器多目标问题的优化方