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Unified Control Theory from PID to ACPID
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作者 Zhezhao Zeng Yuqi Tang 《Advances in Pure Mathematics》 2024年第7期523-545,共23页
To address the challenge of achieving unified control across diverse nonlinear systems, a comprehensive control theory spanning from PID (Proportional-Integral-Derivative) to ACPID (Auto-Coupling PID) has been propose... To address the challenge of achieving unified control across diverse nonlinear systems, a comprehensive control theory spanning from PID (Proportional-Integral-Derivative) to ACPID (Auto-Coupling PID) has been proposed. The primary concept is to unify all intricate factors, including internal dynamics and external bounded disturbance, into a single total disturbance. This enables the mapping of various nonlinear systems onto a linear disturbance system. Based on the theory of PID control and the characteristic equation of a critically damping system, Zeng’s stabilization rules (ZSR) and an ACPID control force based on a single speed factor have been designed. ACPID control theory is both simple and practical, with significant scientific significance and application value in the field of control engineering. 展开更多
关键词 Insert Nonlinear Systems pid control acpid control Total Disturbance Unified control Theory Zeng’s Stabilization Rules (ZSR)
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压电定位系统的自耦PID控制 被引量:2
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作者 白家赞 曾喆昭 《压电与声光》 CAS 北大核心 2021年第6期844-849,共6页
针对一类存在非线性迟滞特性的纳米定位压电驱动器的控制问题,使用了一种与被控系统无关的自耦比例-积分-微分(ACPID)控制方法。该方法将系统内部所有复杂因素及外部扰动定义为一个总扰动,建立了以总扰动为激励的受控误差系统,进而设计... 针对一类存在非线性迟滞特性的纳米定位压电驱动器的控制问题,使用了一种与被控系统无关的自耦比例-积分-微分(ACPID)控制方法。该方法将系统内部所有复杂因素及外部扰动定义为一个总扰动,建立了以总扰动为激励的受控误差系统,进而设计了基于ACPID控制理论的压电定位控制系统。理论分析了ACPID控制系统的鲁棒稳定性和抗扰动鲁棒性。仿真结果表明,ACPID控制系统的有效性不仅具有更快的响应速度、更高的控制精度,且具有良好的抗扰动鲁棒性,在压电定位系统控制领域具有较大应用价值。 展开更多
关键词 迟滞 纳米定位 压电驱动 自耦比例-积分-微分(acpid)控制 鲁棒稳定性 抗扰动鲁棒性
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基于ACPI的磁浮球系统控制方法 被引量:2
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作者 张昌琪 曾喆昭 王伟 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1180-1188,共9页
针对传统控制算法在解决磁浮球系统中存在高度非线性特性、参数摄动以及外部扰动的技术局限性问题,提出一种基于自耦PID(Auto-coupling PID, ACPID)控制理论的磁浮球系统控制方法。首先根据电磁力在平衡点附近进行1阶Taylor展开,结合电... 针对传统控制算法在解决磁浮球系统中存在高度非线性特性、参数摄动以及外部扰动的技术局限性问题,提出一种基于自耦PID(Auto-coupling PID, ACPID)控制理论的磁浮球系统控制方法。首先根据电磁力在平衡点附近进行1阶Taylor展开,结合电磁线圈的动态模型,形成以电压为控制输入的磁浮球位置动态系统。在磁浮球动力学模型的基础上,再将不确定高阶项、电磁线圈的未知电流动态以及外部未知有界扰动定义为总扰动,从而可将一个非线性不确定磁浮球系统映射为一个2阶线性扰动系统。其次,基于ACPID控制量纲匹配构造的误差函数,可将2阶线性扰动系统映射为1阶线性系统,进而构建一个在总扰动反相激励下的闭环受控误差系统,据此设计了基于速度因子的磁浮球位置通道控制器,建立磁浮球位置控制系统并进行鲁棒稳定性分析,理论证明了ACPI方法的有效性。最后与国外现有较为先进的控制方法进行对比仿真,分别进行了方波跟踪实验、正弦跟踪实验、抗扰动实验以及鲁棒性实验。与NTSMC+GPIO方法相比,在方波跟踪实验中ACPI控制系统的响应速度提升了50%,ITAE值降低了82%,RMSE值降低了22.4%,其他仿真实验下的控制性能也有明显的提升。研究结果表明,ACPI控制策略不仅可以实现在超调量较小的情况下具备较快的响应速度、较高的控制精度、较强的抗扰动能力以及较好的鲁棒性,而且控制器结构简单、计算量小,在磁浮球控制系统领域具有一定的应用前景。 展开更多
关键词 磁浮球 自耦pid(auto-coupling pid acpid)控制 总扰动 误差函数 速度因子
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