State Anti-windup: A New Methodology for Tackling State Constraints at Both Synthesis and Implementation Levels
针对控制系统状态/输出约束缺乏等效抗饱和方案的问题，提出状态抗饱和（SANTW）补偿器方法，构建两种Hinf优化框架并形成统一的输入-状态抗饱和补偿器，经并网DC-AC变换器仿真验证了其应对电网故障下电流波动的有效性。
2024-06-19 cs.SY eess.SY
Anti-windup-like Compensator Synthesis for Discrete-Time Quantized Control Systems
本文研究了具有量化输入的离散线性控制系统的抗饱和补偿器的设计问题。所提出的补偿器提供与馈送到控制器的量化误差成比例的校正信号。补偿器的目的是确保解决方案的闭环系统收敛到一个紧凑的集合包含原点，可以调整的设计者在有限的时间。一个数值上易于处理的算法与可行性保证的补偿器的设计。所提出的结果示出了一个学术的例子和开环不稳定的飞机系统。
2022-06-23 cs.SY eess.SY math.OC
Simple yet Effective Anti-windup Techniques for Amplitude and Rate Saturation: An Autonomous Underwater Vehicle Case Study
School of Physics, Engineering and Computer Science, University of Hertfordshire（赫特福德大学物理、工程与计算机科学学院）
本文提出改进PID和LQI控制器以应对幅度和速率饱和问题，证明经典方法在SISO系统中仍具有效性。
2026-10-12 cs.SY eess.SY
Integral state-feedback control of linear time-varying systems: A performance preserving approach
提出了一种线性时变对象状态反馈控制器的积分扩展方法，该方法在未扰动情况下保持了标称控制器的性能。类似于具有积分作用的时不变状态反馈，该控制器实现了对干扰的完全抑制，这些干扰对被控对象的有效作用相对于控制输入是恒定的。此外，有界输入有界状态稳定性的任意干扰。一个修改，防止控制器的windup以及调整准则进行了讨论。所提出的技术的有效性被证明在模拟的两个坦克系统，线性化沿随时间变化的参考轨迹。
2021-11-23 cs.SY eess.SY
Genetic-Algorithm-Based Proportional Integral Controller (GAPI) for ROV Steering Control
针对ROV精确转向控制问题，本文设计并实时实现了用遗传算法整定增益的PI控制器GAPI，并通过阶跃响应实验证明其性能优于根轨迹整定PI和SAPI。
2023-04-20 cs.SY eess.SY
A Micro-Simulation Study of the Generalized Proportional Allocation Traffic Signal Control
本文在SUMO微观仿真器中实现了两种离散化GPA控制器，并在类Manhattan网格和Luxembourg真实场景下验证其性能，发现其在低需求时优于MaxPressure控制器，并在真实场景中优于静态控制器。
2019-01-28 cs.SY eess.SY
A Fuzzy Cascaded Proportional-Derivative Controller for Under-actuated Flexible Joint Manipulators Using Bayesian Optimization
本文提出一种用于欠驱动柔性关节机械臂的模糊级联PD控制器，通过贝叶斯优化高效调参并证明其局部渐近稳定性，为欠驱动系统和模糊PID控制提供了新方法与新视角。
2023-09-14 cs.SY eess.SY
Design of Fuzzy self-tuning PID controller for pitch control system of aircraft autopilot
Islamic Azad University, Garmsar Branch（伊斯兰阿扎德大学加尔马萨尔分校）；Tarbiat Modares University（塔比巴特莫达雷斯大学）；Tehran University of Medical Sciences（德黑兰医科大学）
本文设计了模糊自整定PID控制器，用于改善传统PID在非线性、时变和不确定系统中的动态性能缺陷，通过仿真验证其在抗扰动和参数整定方面的优越性。
2015-10-09 cs.SY eess.SY
Scaling in bidirectional platoons with dynamic controllers and proportional asymmetry
Czech Technical University in Prague（布拉格捷克理工大学）
研究了由相同车辆组成的不对称最近邻交互车列，分析了H∞范数和稳态增益随车辆数的变化，得出车列在特定条件下具有指数级缩放特性，并证明了在存在一个积分器时可设计稳定控制器。
2016-01-19 cs.SY eess.SY
On boundedness of solutions of three-state Moore-Greitzer compressor model with nonlinear proportional-integral controller for the surge subsystem
NTNU（挪威科技大学）；Umeå University（于默奥大学）；St. Petersburg State University（圣彼得堡国立大学）；Lund University（隆德大学）
研究聚焦于非线性PI控制器对三状态Moore-Greitzer压缩机模型闭环系统原点的Lagrange稳定性，通过非线性静态特性与子系统结构性质分析，提供控制器参数的显式条件以保证闭环系统解的有界性。
2026-03-04 cs.SY eess.SY
Sterile mosquito release via intelligent proportional controllers
CNRS（法国国家科学研究中心）
针对害虫和病媒昆虫的不育昆虫技术（SIT），采用无模型控制、超局部模型和智能比例控制器，研究释放经绝育处理的雄性昆虫以减少或消灭特定野生种群的控制问题，并首次解决了关键采样问题。
2026-05-23 cs.SY eess.SY math.OC
A model-free tuning method for proportional-multi-resonant controllers
谐振控制器广泛应用于涉及参考跟踪和周期信号的扰动抑制的应用中。控制器设计通常通过试错法或通过时间和资源消耗的分析方法来执行，这些方法需要精确的工厂模型，复杂的数学和复杂的工具。在本文中，我们提出了一个易于实现的，无模型的方法来调整比例多谐振控制器适用于一般的线性时不变因果植物。就像Ziegler-Nichols方法一样，所提出的方法包括识别设备频率响应的一个特定点-这在具有可调相位实验的继电器中很容易获得-然后用简单的调谐公式和表格设计控制器。通过三个算例对该方法进行了详细的分析，表明了该方法的实用性和广泛的适用性。
2020-07-03 cs.SY eess.SP eess.SY
Voltage Synchronization and Proportional Current Sharing of Grid-Forming Inverters
针对构网型逆变器，提出基于收缩理论的控制器与虚拟阻抗层，实现大信号稳定、电压同步及比例电流共享，无需全局数据。
2025-09-11 cs.SY eess.SY
Improving a Proportional Integral Controller with Reinforcement Learning on a Throttle Valve Benchmark
Huawei Technologies（华为技术有限公司）；Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Grenoble INP（格勒诺布尔理工学院）
本文提出结合比例积分控制器与强化学习引导的方法，在无先验知识下改善非线性节流阀的闭环控制，实验表明样本效率更高且性能优于纯PI控制器。
2024-07-15 cs.LG cs.SY eess.SY
Evolutionary Algorithms for Multi-Objective Optimization of Drone Controller Parameters
无人机通过执行诸如探索和检查新环境、监控资源和交付包裹等任务，可以有效减少人类活动和互动。无人机需要一个控制器来保持稳定并达到目标。最著名的无人机控制器是比例积分微分（PID）和比例微分（PD）控制器。然而，控制器的参数需要调整和优化。在本文中，我们介绍了使用两种进化算法，基于遗传算法的优化~（BBO）和粒子群优化（PSO），多目标优化（MOO）调整的PD控制器的参数的无人机。MOO，BBO和PSO的组合产生了各种优化方法：矢量评估BBO和PSO，表示为VEBBO和VEPSO;以及非支配排序BBO和PSO，表示为NSBBO和NSPSO。多目标代价函数基于系统四个状态的跟踪误差。两个标准的Pareto前沿的优化方法，归一化的超体积和相对覆盖率，用于比较性能。结果表明，NSBBO一般表现优于其他方法。
2021-05-18 cs.SY eess.SY
Coordinate-free Circumnavigation of a Moving Target via a PD-like Controller
提出了一种无坐标控制器，用于非完整飞行器利用距离测量绕全驱动运动目标飞行。如果距离变化率是可用的，我们的比例微分（PD）类控制器具有一个简单的结构作为标准的PD控制器，除了一个附加的常数偏置和饱和功能的误差反馈的设计。我们表明，如果目标是静止的，车辆渐近包围目标与预定义的半径在指数收敛率，即，可以完成精确的环球航行图案。对于运动目标，环导航误差收敛到一个小区域，其大小与目标的机动性成正比，例如，最大线速度和加速度。此外，我们设计了一个二阶滑模滤波器来估计距离变化率，并证明了该滤波器可以在有限时间内恢复距离变化率。最后，通过数值仿真和实际实验验证了该控制器的有效性和优越性。
2021-11-14 cs.SY eess.SY
Proportional integral derivative controller assisted reinforcement learning for path following by autonomous underwater vehicles
Norwegian University of Science and Technology（挪威科技大学）；SINTEF Digital（挪威科技工业研究院数字部门）；Oklahoma State University（俄克拉荷马州立大学）
控制理论为工程师提供了大量的工具来设计控制器，以操纵动力系统的闭环行为和稳定性。这些方法在很大程度上依赖于对控制物理系统的数学模型的理解。然而，如果一个系统是高度复杂的，它可能是不可行的，以产生一个可靠的数学模型的系统。如果没有模型，大多数开发控制律的理论工具都会失效。在这些环境中，机器学习控制器变得很有吸引力：控制器可以学习和适应复杂系统，开发工程师无法开发的控制律。本文重点介绍在实际应用中利用机器学习控制器，特别是在六自由度自主水下航行器的运动控制系统中使用深度强化学习。考虑两种方法：端到端学习，其中车辆完全独自探索其搜索最优策略的解决方案空间，以及PID辅助学习，其中DRL控制器基本上被分成三个独立的部分，每个部分控制其自己的执行器。
2020-09-22 cs.RO cs.SY eess.SY
Position and line-of-sight stabilization of spherical robot using feedforward proportional-derivative geometric controller
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）
本文提出了一种几何控制律，用于非holonomic球形机器人的位置和视线稳定，通过简单配置误差函数和适当定义的传输映射提取前馈和比例-导数控制律，并通过仿真验证控制器性能。
2017-05-16 cs.SY eess.SY math.DG
Comparative Analysis of PI and PID Controllers for Level and Flow Control in Coupled Tank Systems
针对非线性耦合水箱系统的液位与流量控制，通过实验和图形分析比较PI与PID控制器，揭示二者在响应速度、精度、抗噪性、稳定性及整定难度上的权衡。
2024-10-29 cs.SY eess.SY
Comparative Analysis of Control Strategies for Position Regulation in DC Servo Motors
本研究设计并比较了直流伺服电机的五种控制策略，通过MATLAB仿真评估其性能，发现带有积分作用的状态反馈控制器（SFCIA）在稳态误差、超调量和调节时间等指标上最优，适用于高精度位置控制。
2025-01-21 cs.SY eess.SY
Accelerate Reinforcement Learning with PID Controllers in the Pendulum Simulations
我们提出了一个基于比例积分微分（PID）的教练计划，以加快强化学习（RL）。
2022-10-03 cs.LG cs.SY eess.SY
Methods for Multi-objective Optimization PID Controller for quadrotor UAVs
本文在统一仿真框架下比较元启发式、贝叶斯优化和深度强化学习三类方法用于四旋翼PID增益自动整定，发现灰狼优化效果最优，并证明噪声感知的黑箱整定可在不改硬件的情况下同时降低振荡、功耗和噪声。
2025-09-22 cs.SY eess.SY
A Nonlinear Proportional Integral Disturbance Observer and Motion Control Technique for Permanent Magnet Synchronous Motors
本文提出了一种非线性比例积分器（N-PI）干扰观测器（DOB）来增强表面安装式永磁同步电机（SPMSM）在快速变速区域性能的运动跟踪。通过提出一个N-PI-DOB的负载转矩估计与转矩调制技术，我们表明，角位置/速度的跟踪误差动态耦合电流环的跟踪误差和估计误差。在分析了电流跟踪误差动态特性的扰动后，设计了基于N-PI-DOB和Lyapunov的非线性电流控制器来提高运动跟踪性能。利用这些N-PI-DOB和运动控制器，我们分析了运动跟踪误差动态和估计误差动态的稳定性。实验结果表明，该方法在负载转矩未知和转速快速变化的情况下，具有较好的控制效果。
2022-02-09 cs.SY eess.SY
Simulation work on Fractional Order PIλ Control Strategy for speed control of DC motor based on stability boundary locus method
Annamalai University（安纳玛莱大学）
本文设计了分数阶PIλ控制器用于直流电机速度控制，基于稳定性边界轨迹法满足增益边际和相位边际要求，并通过伺服和调节跟踪仿真比较了分数阶PIλ控制器与整数阶继馈比例积分控制器的性能。
2014-02-06 cs.SY eess.SY
Vulnerability of Building Energy Management against Targeted False Data Injection Attacks:Model Predictive Control vs. Proportional Integral
本文针对商业建筑能源管理系统，比较PI与MPC控制在虚假数据注入攻击下的脆弱性，发现短期攻击即可造成MPC下热泵寿命缩短12%、PI下流量阀近三十倍过度使用，表明MPC更具抗攻击韧性。
2024-05-02 cs.SY eess.SY
Integral surface based Second Order Sliding Mode Controller design for Inverted Pendulum with PD SMC Compensation
非线性单级倒立摆的镇定是一个复杂的控制问题，因为倒立摆本身存在非线性，而且外界因素也会影响其平衡位置。本文将PD滑模控制器与二阶PI（Proportional+Integral）滑模控制器相结合，设计了二阶PI滑模控制器，以改善具有未知参数的非线性状态微分方程的性能。本文通过广泛的数学建模，阐明了滑模面设计的重要特征，即多路滑模控制输入可使输出具有鲁棒性和更高的收敛性。仿真和实验应用系统进行评估的控制器的性能，实现的复杂性，也对非线性IP系统对其稳定性的影响。
2022-07-20 cs.SY eess.SY
Performance Analysis of PID, PD and Fuzzy Controllers for Position Control of 3-Dof Robot Manipulator
Hussaini Adamu Polytechnic（侯赛因·阿达姆理工学院）；Bayero University, Kano（卡诺贝罗大学）；Ahmadu Bello University（阿赫马杜·贝洛大学）
机器人操作器由于其巨大的重要性而广泛用于工业应用中，例如在建筑自动化中。因此，设计控制器以适应应用的密集目的是控制研究人员的主要挑战之一。本文对三自由度机器人操作臂的三种控制器进行了比较分析。设计了比例积分微分（PID）、比例微分（PD）和模糊逻辑（FL）控制器，并对机器人的各个环节进行了仿真。使用瞬态和稳态响应特性评估每种控制方法的性能。结果表明，PID和PD在上升时间和建立时间方面表现更好，而FLC表现出更小的超调量
2019-10-26 cs.RO cs.SY eess.SY
Robust Generalized Proportional Integral Control for Trajectory Tracking of Soft Actuators in a Pediatric Wearable Assistive Device
Univ. of California, Riverside（加州大学河滨分校）
本文针对儿科软体可穿戴辅助设备中的软体气动执行器，提出一种鲁棒广义比例积分控制器，通过惯性测量单元实时反馈实现两自由度肩关节运动的精确轨迹跟踪，并在婴儿尺寸工程人体模型上验证了其有效性。
2023-08-01 cs.RO cs.SY eess.SY
A Distributed PI+Reset Scheme for Discrete-Time Economic Dispatch of A Grid-connected BESS Network
College of Artificial Intelligence, Nankai University（南开大学人工智能学院）；Tianjin Key Laboratory of Interventional Brain-Computer Interface and Intelligent Rehabilitation, Nankai University（南开大学天津介入式脑机接口与智能康复重点实验室）
研究并网电池储能系统网络离散时间经济调度问题，基于离散时间多智能体系统设计含新型PI控制器的分布式方案，通过MC共识控制器等实现调度，相比现有P控制器方案，加速收敛且提高精度，仿真验证算法有效。
2026-07-17 cs.SY eess.SY
A PI+R Control Scheme Based on Multi-agent Systems for Economic Dispatch in Isolated BESSs
Nankai University（南开大学）；College of Artificial Intelligence, Nankai University（南开大学人工智能学院）
针对孤岛型电池储能系统经济调度中传统算法的缺陷，设计带重置机制的PI+R控制器，通过分析系统特征值、引入集中重置机制、给出驻留时间等方法，设计改进方案并经仿真验证其正确性。
2026-07-20 cs.SY eess.SY
Achieving Economic Operation and Secondary Frequency Regulation Simultaneously Through Feedback Control
University of South Florida（南佛罗里达大学）
本文提出通过反馈控制同时实现经济运行和二次频率调节，证明迭代双重分解经济调度等价于积分控制，迭代乘子法等价于比例积分控制。
2015-04-14 cs.SY eess.SY
Hybrid integrator-gain system based integral resonant controllers for negative imaginary systems
本文提出基于HIGS的IRC及两种比例-积分-双重积分谐振控制器，证明其NI性质与闭环渐近稳定条件，并用示例验证。
2024-09-10 cs.SY eess.SY math.OC
Bode-based speed Proportional Integral and notch filter tuning of a Permanent Magnet Synchronous Machine driven flexible system
共振和反共振峰表征了由永磁同步电动机（PMSM）驱动的许多工业机械动力学。共振峰的存在会导致系统的振动和不稳定性。基于此，存在基于自适应或模糊理论来调整速度比例积分（PI）控制器的先进方法。然而，这些方法需要控制理论的专门知识，并且在商业驱动器中不可用。为此，本文提出了一种基于Bode的PI参数选择方法，结合陷波滤波器，可以很容易地设置在任何工业驱动器。所提出的方法相比，传统的调谐方法在物理设置。
2022-02-17 cs.SY eess.SY
A Novel Fractional Order Fuzzy PID Controller and Its Optimal Time Domain Tuning Based on Integral Performance Indices
Jadavpur University（贾达普大学）；Bhabha Atomic Research Centre（巴哈原子研究中心）
提出一种新型分数阶模糊PID控制器，以闭环误差及其分数阶导数为输入、分数阶积分为输出，利用遗传算法优化设计变量，在多种积分误差指标下优于传统PID、模糊PID和PIλDμ控制器。
2012-02-25 cs.SY eess.SY
A Model-Based Reinforcement Learning Approach for PID Design
比例-积分-微分（PID）控制器由于其简单的实现方式而广泛应用于各种工业过程控制应用中。然而，在实践中微调PID参数以实现鲁棒性能可能具有挑战性。本文提出了一种基于模型的强化学习（RL）框架，利用概率推理学习控制（PILCO）方法和Kullback-Leibler发散（KLD）设计PID控制器。由于PID控制器具有比网络基函数更易于解释的控制结构，因此将PILCO给出的最优策略转化为欠驱动机械系统的一组鲁棒PID整定参数。该方法具有通用性，可以与多种基于模型和无模型的算法相融合。所设计的PID控制器的性能与仿真研究的基准车杆系统下的干扰和系统参数的不确定性。
2022-06-07 cs.SY eess.SY
Model Predictive Control Tuning by Monte Carlo Simulation and Controller Matching
本文提出了一种系统的模型预测控制（MPC）阶段费用选择方法。我们将MPC反馈律与比例积分（PI）控制器相匹配，并通过高性能蒙特卡罗（MC）仿真有效地调整该控制器。PI调谐提供了广泛的调谐可能性，然后由MPC设计继承。PI控制器的MC仿真调整基于两个不同目标的最小化; 1）2范数跟踪误差，以及2）由2范数跟踪误差和2范数输入速率的运动惩罚组成的双目标。我们应用该方法设计MPC的绝热连续搅拌釜式反应器（CSTR）中进行的放热化学反应。该过程是感兴趣的，因为非线性动力学导致非常接近约束的期望操作点。我们的MPC设计包括自动设计的阶段成本，以匹配调整PI控制器，硬输入约束，和软输出约束。随机仿真结果表明，PI控制器和MPC都能跟踪期望的工作点。然而，MPC显示减少输出约束违反相比，PI控制器。因此，MPC设计方法成功地结合了PI控制器的有效调整与MPC的约束处理特性。
2022-12-05 cs.SY eess.SY
PID-EVOA: Tuning PID Controller Parameter Optimzation based on the Habits of the Egyptian Vulture
Faculty of Engineering, Zagazig University（扎加济格大学工程学院）；Zagazig University（扎加济格大学）
本文提出基于埃及秃鹫优化算法的PID控制器参数优化方法，通过最小化积分平方误差函数提升控制系统的暂态响应性能，在液位控制系统中优于传统Ziegler-Nichols方法。
2017-10-06 cs.SY eess.SY
Multivariable control of modular multilevel converters with convergence and safety guarantees
本文针对模块化多电平换流器电流控制提出基于物理信息变换与线性矩阵不等式的多变量静态反馈增益设计方法，保证跟踪误差、稳定性与约束满足，并通过仿真和AC/AC MMC原型验证其在电动汽车超快速充电中的有效性。
2024-03-27 cs.SY eess.SY
Performance Quantification of a Nonlinear Model Predictive Controller by Parallel Monte Carlo Simulations of a Closed-loop System
本文提出一种基于并行蒙特卡洛模拟的NMPC闭环性能量化方法，在32核CPU上实现近线性加速，并通过CSTR案例证明NMPC在均值和方差上优于PI控制器。
2023-06-21 cs.SY eess.SY
A Spectral-Based Tuning Criterion for PI Controllers in IPDT Systems With Unified Tracking and Disturbance Rejection Performance
本文提出一种基于谱横坐标最小化的PI整定方法，通过半离散建模、极点映射和Newton-Raphson迭代获得唯一增益集，在IPDT系统中实现统一的跟踪与抗扰指数衰减，并优于经典整定规则和积分性能准则。
2025-07-01 cs.SY eess.SY
In-Silico Proportional-Integral Moment Control of Stochastic Gene Expression
解决了在简单基因表达中控制感兴趣物种的均值和方差的问题。结果表明，蛋白质的平均水平可以全局和鲁棒跟踪到任何所需的值，使用一个简单的PI控制器，满足一定的充分条件。然而，控制的均值和方差需要一个额外的控制输入，例如mRNA的降解速率，和本地鲁棒跟踪的均值和方差被证明是可以实现的，使用多变量PI控制，提供的参考点满足系统施加的必要条件。更重要的是，它表明，存在PI控制器，局部，鲁棒性和同时稳定的所有平衡点内的容许区域。然后将结果扩展到具有蛋白质二聚化的基因表达的平均控制。它表明，时刻关闭问题可以绕过不调用任何时刻关闭技术。使用纯积分控制法确保平均二聚体群体局部稳定和收敛到任何期望的参考值。控制器增益上的显式界限，并示出是有效的任何参考值。作为一个副产品，一个明确的上限的单体物种的方差，作用于系统作为未知的输入，由于时刻开放，得到。仿真结果说明了这一点。
2020-04-21 cs.SY eess.SY math.OC
Model-based Chance-Constrained Reinforcement Learning via Separated Proportional-Integral Lagrangian
Tsinghua University（清华大学）；Shanghai Qi Zhi Institute（上海期智研究院）
安全性是强化学习（RL）应用于现实世界的关键。增加机会约束（或概率约束）是一种合适的方式来提高RL安全性下的不确定性。现有的机会约束RL方法，如惩罚方法和拉格朗日方法，要么表现出周期性振荡，要么学习一个过于保守或不安全的政策。在本文中，我们提出了一个分离的比例积分拉格朗日（SPIL）算法来解决这些缺点。首先从反馈控制的角度对约束策略优化过程进行了回顾，将惩罚权重作为控制输入，安全概率作为控制输出。在此基础上，罚函数法被构造成比例控制器，拉格朗日法被构造成积分控制器。然后，我们统一了它们，并提出了一个比例积分拉格朗日方法，以获得两者的优点，与积分分离技术，以限制在一个合理的范围内的积分值。为了加速训练，以基于模型的方式计算安全概率的梯度。我们证明了我们的方法可以减少振荡和保守性的RL政策在跟驰仿真。为了证明其实用性，我们还将我们的方法应用于现实世界的移动机器人导航任务，在那里我们的机器人成功地避免了移动障碍物具有高度不确定性，甚至侵略性的行为。
2021-08-26 cs.LG cs.RO cs.SY
Implementing PID Controller on a hand follower robot using Numerical Methods
本文以跟随手机器人为例，通过MATLAB仿真与数值分析方法，应用自动调谐技术消除稳态误差，分析并测试了PID控制器相比常规P控制器在系统稳定性和响应性能上的改进。
2025-03-04 cs.NA cs.SY eess.SY
