模糊PID复合控制算法改进及应用

针对常规模糊PID复合控制算法的不足,在分析了其控制特性后,提出了相应的改进算法.采用基于梯形隶属函数的模糊切换算法以及基于变论域和仿人智能思想的量化因子和比例因子的在线自调整算法实现了自适应模糊PID复合控制,并将此改进算法用于PCR芯片智能温度控制系统中,使控制系统获得了良好的动态特性和稳态性能、较强的鲁棒性及适应性.实验结果表明,其控制品质远优于常规模糊PID控制和基本模糊控制.     

纸浆浓度的模糊-Smith及PID复合控制

针对纸浆浓度控制系统具有大纯滞后和模型不确定的特性,提出了将模糊-Smith控制和PID控制相结合的控制策略,用Smith预估算法克服纯滞后,利用模糊控制来提高系统的鲁棒性,而在稳态阶段则切换为PID控制来提高控制精度.经过对纸浆浓度控制系统的仿真研究,结果表明模糊-Smith及PID复合控制既具有模糊控制较强的鲁棒性,又具有PID控制精度高的特点,尤其是在模型失配时表现出良好的稳定性和鲁棒性,对于大时间滞后系统是一种实用而简便的控制策略.     

基于遗传算法优化的收获机割台高度模糊PID控制研究

针对传统控制算法在收获机割台高度控制系统中控制效果不佳的问题,设计了一种基于遗传算法优化的割台高度模糊PID控制系统,以实现割台高度的仿形自适应调控功能.将遗传算法与模糊PID控制相融合,通过遗传算法优化模糊控制规则,克服依靠专家经验整定PID控制参数的局限性,实现割台高度的最优控制策略.最后,运用MATLAB对系统控制性能进行仿真对比和分析,并在田间进行试验运行测试.结果表明,采用遗传算法优化模糊PID控制器是可行和有效的,割台高度控制误差小于1.3 cm,系统响应速度高于0.26 m/s,割台调控时间较现有玉米收获机提升约11％.割台高度仿形自适应控制系统,具有调节时间短、超调量小和控制精度高的优点,完全满足玉米收获机田间作业的设计要求.     

新型有轨电车ATP系统的研究

当前有轨电车ATP系统采用PID控制,该控制是一种按照事先安排好的行车曲线进行速度控制的方法,这种方法的缺点是控制速度时的加减切换次数过多,既不利于平稳运行,又破坏乘坐的舒适性同时减低了停车精度。本文采用模糊预测控制对新型有轨电车的ATP系统进行研究,运用Visual C 6.0对整个系统进行了建模与仿真,并对仿真结果进行了分析。实验结果表明：在采用模糊预测控制之后,新型有轨电车ATP系统的性能得到了改善和提高,克服了PID控制的不足,并且具有节能的效果。     

采煤机自动调高系统的模糊PID控制仿真

针对采煤机自动调高控制系统的控制性能问题,提出采用模糊控制器与PID控制器相结合的方法,建立电液比例控制系统的数学模型,在MATLAB和AMESim环境下建立其控制系统及液压系统联合仿真模型并进行仿真分析.研究结果表明:采用模糊PID控制的调高系统在快速性、稳定性、抗干扰能力等方面均有明显提高,所以采用模糊PID控制对采煤机进行自动调高更为合适.     

新型有轨电车自动防护系统的研究

当前有轨电车(ATP)系统采用PID控制,该控制是一种按照事先安排好的行车曲线进行速度控制的方法,这种方法的缺点是控制速度时的加减切换次数过多,既不利于平稳运行,又破坏乘坐的舒适性同时减低了停车精度。采用模糊预测控制对新型有轨电车的ATP系统进行研究,运用Visual C++6.0对整个系统进行了建模与仿真,并对仿真结果进行了分析。实验结果表明:在采用模糊预测控制之后,新型有轨电车ATP系统的性能得到了改善和提高,克服了PID控制的不足。     

串联谐振全桥逆变电路自适应模糊PID恒功率输出研究

系统采用自适应模糊PID控制技术,针对串联谐振全桥逆变电路,利用MATLAB建立了系统自适应模糊PID输出功率控制仿真模型,并给出了电路仿真波形.结果表明,系统采用自适应模糊PID控制方法,能够应用模糊控制技术对PID参数进行在线修改,以满足不同时刻的功率偏差和偏差变化率对PID参数自整定的要求,使被控对象具有良好的动、静态性能,实现逆变电路的恒功率输出控制.     

EPS多模式可拓模糊切换控制研究

文章从电动助力转向(electric power steering,EPS)系统多模式切换的平稳性角度出发,建立EPS模型和整车二自由度动力学模型,提出了一种EPS模糊切换控制策略,设计相应的模糊切换控制器;在模糊切换控制的基础上进而提出可拓模糊切换控制策略;在不同测度模式内分别设计对应的控制算法,构建基于EPS多模式切换的可拓控制器;对提出的2种控制策略进行仿真和试验研究。结果表明:模糊切换控制对EPS性能有较大提高,大大改善了EPS各模式切换过程的不稳定性;可拓模糊切换控制相比于模糊切换控制对切换过程中的EPS性能有了进一步的提高,实现了EPS多模式的平滑切换。     

电液位置伺服系统模型辨识及其控制方法

利用xPC半实物仿真技术和MATLAB系统辨识工具箱,以阶跃信号和液压缸位移为输入输出量,辨识得到电液位置伺服实验台的数学模型。以模型为控制对象设计一种由PID控制和模糊控制组成的复合控制器。控制器中引入积分因子和自调整修正因子,对修正因子模糊数模型采用在线插值运算;采用模糊切换来保证2种控制的平稳过渡,模糊切换的执行区域可通过设定其隶属函数的形状参数加以确定。半实物仿真结果表明：复合控制方法消除了模糊控制的稳态误差,提高了PID控制的响应速度,改善了电液位置伺服系统的综合性能,对被控对象参数（负载质量）变化有很强的适应能力。     

基于Smith预估器和自适应模糊PID的温控系统

针对常规温度PID控制系统由于温度惯性大、单向升温和滞后大等特性存在超调量较大、抗干扰性差等问题,提出一种新的电阻炉温度控制系统.该系统采用自适应模糊PID控制算法,在此基础上结合Smith预估补偿器,实现软切换,并采用MATLAB软件进行仿真.仿真结果表明,基于Smith预估补偿器的自适应模糊PID控制相比常规PID控制具有良好的控制性能.     

凸轮磨削的仿形跟踪误差补偿

为提高凸轮磨削的加工精度, 减小凸轮的轮廓误差, 并进一步提高磨削系统的鲁棒性, 采用了新的误差补偿方法--仿形跟踪误差补偿, 将实际的仿形跟踪误差值补偿到X 轴的给定数值序列。运用Matlab 搭建了两轴联动反馈系统, 并设计模糊PID(Proportional-Integral-Derivative)控制器以实现对系统的在线补偿。采用一种形状较难加工的凸轮片作为实验对象验证补偿效果和控制器的性能。仿真实验结果表明, 该方法不仅能有效减小凸轮的轮廓误差, 简化了计算过程, 并且使系统的响应速度加快, 与传统PID 控制器相比还具有较好的鲁棒性。     

汽车ABS的模糊自适应PID控制

为获得更贴近实际情况的滑移率变化,在车辆动力学模型加入空气阻力和滚动阻力,应用Matlab2012b/Simulink环境内建立更加接近实际的车辆ABS动力学仿真模型.结合模糊控制与PID控制的优点设计出一种模糊自适应PID控制器.结果表明:模糊自适应PID控制策略来解决汽车ABS的控制优化问题可行,提高了系统的动态性能和安全性能;能适应不同路面的变化;控制过程平稳且可以达到很好的制动效果.     

铸轧液压AGC系统的模糊PID控制仿真

铸轧液压AGC系统是板带厚度主要控制手段,根据实际工程研究,通过液压系统的相关理论建立比较准确的五阶数学模型,采用传统PID对此类高阶模型的参数调整控制效果较差,而模糊PID能够根据实际工况自动调整PID参数来达到系统的要求.因此,在传统PID基础上加入模糊PID控制算法,能够有效地提高铸轧液压AGC系统响应过程,通过仿真验证了模糊PID控制暂态过程更优.     

两挡 AMT无动力中断换挡协调控制研究

针对一种纯电动汽车用离合器后置式二挡机械式自动变速器(AMT),提出将同步器布置于变速器第二轴的方案,通过离合器和同步器的切换控制实现无动力中断换挡.为使换挡过程中变速器输出扭矩变化平顺,综合考虑冲击度与滑摩功等换挡性能指标,针对换挡过程的不同阶段,采用相应的换挡协调控制策略:扭矩相时驱动电机扭矩保持不变,同时协调控制离合器扭矩;惯性相时分别采用PID、自适应模糊PID控制电机扭矩使离合器转速差跟踪目标轨迹.基于Matlab/Simulink建立整车纵向动力学模型并进行仿真试验.结果表明:所制定的换挡协调控制策略是有效的,相较于惯性相时采用PID控制离合器转速差,采用自适应模糊PID控制能有效改善换挡品质,换挡过程中最大冲击度和滑摩损失都有所减小,变速器输出扭矩变化平顺无动力中断,整车舒适性有较大提高.     

多机泵协调排水控制问题及对策

针对实际废水排放控制系统智能程度不高和可靠性问题(在某些工况下会发生频繁切换和误切换),提出了一种基于模糊PID的协调排水控制方法,采用相位数字检测锁相技术实现机泵的50 Hz变频状态至市电工频的安全切换,给出了系统的主要硬件和软件框图.模拟实验表明,机泵切换、控制系统性能可靠,抗水位波动性强.     

基于数据驱动的模糊切换型PID控制及其在船舶中的应用

应用模糊切换型PID控制方法处理船舶运动线性模型.根据控制目标把船舶转向过程分化为两个模糊工作域,当偏差较大时,采用TS-PID模糊控制器提高船舶响应速度;偏差接近设定切换点时,由TS-PID与传统PI控制器组成的混合控制器进行控制;偏差足够小时,传统PI控制方式可使船舶尽快稳定在设定航向上.对某商船的仿真对比实验证明所设计的控制方式优于单一PID控制方式.     

自升式海洋钻井平台升降装置同步控制

自升式海洋钻井平台工作的安全性和可靠性直接制约着海洋石油的开采能力。升降装置作为控制平台升降的主体,其平衡控制尤为重要。针对自升式海洋钻井平台升降作业特点,提出平台电机组群协同控制方案,单个桩腿多电机采用速度偏差耦合同步控制方式,平台3台主电机采用速度-位置偏差耦合同步控制方式,位置同步补偿器采用模糊PI控制算法,速度控制器均采用PID控制算法。基于Matlab/Simulink和PLC分别建立平台电机组群同步控制系统仿真模型和试验平台。结果表明,在平台多电机速度同步控制的基础上引入位置同步控制,同时考虑了平台的升降速度和升降高度,有助于实现升降系统的精细同步控制,更加适合平台升降系统的平衡控制。     

音圈电机驱动光谱仪动镜的数字控制

为改进傅立叶光谱仪的光谱图质量和光谱分辨率,从控制的实时性、灵活性及精度方面考虑,提出采用模糊PID算法控制音圈电机的方案。通过理论分析及实验,可知采用模糊PID数字控制方案,算法主要是简单地查表,满足实时性要求,且动态响应特性基本和期望值一致。首先建立了系统模型,分析了采用PID控制前后的系统特性。由分析可知采用PID校正,系统的动态和稳态性能都有很大提高。然后讨论了模糊-PID控制及其数字实现方法,将PID和模糊PID控制算法在DSP中实现。通过实验测试了控制效果,实验结果表明,采用模糊-PID控制,动镜的速度波动和有效行程明显改善。     

自并励励磁系统的优化设计

鉴于常规PID控制不能提高自并励励磁系统的控制性能,提出了采用模糊PID控制技术对自并励励磁系统进行优化设计,在给出基于模糊PID控制的自并励励磁系统结构的基础上,确定了模糊PID控制器输入变量及输出变量的隶属度函数和模糊控制规则,根据给定的系统参数,在MATLAB中进行了建模仿真,其仿真结果表明,采用模糊PID控制技术可以大大提高自并励励磁系统的控制性能。     

一类不确定切换模糊系统的自适应鲁棒跟踪控制

提出了一类新的不确定切换模糊系统,即切换系统中的每个子系统都是不确定模糊系统.与传统的模糊切换系统不同,这类系统并没有分为两级结构,而是由多个子系统构成,并在子系统之间进行切换.采用多Lyapunov函数研究不确定切换模糊系统的鲁棒跟踪问题,针对模型中未知上界的外部干扰,设计全局鲁棒控制器及其自适应律,并给出使该系统的跟踪误差一致渐近趋于零的切换策略.仿真表明,当自适应参数的在线慢调节与切换律的在线快调节相结合时,能提高系统的暂态响应性能.