柑橘果园机器人仿生眼的目标跟踪与定位系统

针对传统柑橘园林机器人云台视野范围小、定位精度低等问题,在仿生眼平台上,提出一种基于连续自适应均值偏移(CAM shift)算法和变结构PID控制器相结合的目标跟踪方法。具体包括效仿人类眼颈的结构特点,设计一个4自由度的仿生眼视觉平台;建立仿生眼的成像模型,提出一种相机外参数自适应标定方法,以解决仿生眼平台外参数会随着相机位姿改变而不断变化的问题;提出基于CAM shift的仿生眼目标跟踪算法,成功实现了对于目标的持续跟踪;为提高仿生眼系统在饱和非线性特性下的动态响应性能,提出采用基于抗饱和(Anti-windup)的变结构自适应PID控制器来设计仿生眼控制系统。以柑橘为研究对象,在设计的仿生眼平台上开展试验。结果表明,本文方法左眼平均中心位置像素误差(CPE)为7.2,右眼CPE6.1,均小于设计所要求的CPE10,且每帧图像处理过程小于0.1s。系统能满足实际应用,具有较高的鲁棒性和准确性。     

一种基于增强型烟花算法的自抗扰控制的机器鱼路径跟踪控制方法

机器鱼在未知水域进行路径跟踪时受到内外多种未知干扰因素的影响。自抗扰控制(auto disturbance rejection control, ADRC)具有较强的适应性、鲁棒性,是解决非线性、不确定性、强干扰、强耦合、大时滞等控制问题的一种有效方法。为了获得高质量的跟踪效果,提出基于增强型烟花算法的自抗扰控制(enhanced fireworks algorithm-auto disturbance rejection control,EFWA-ADRC)的路径跟踪控制方法。针对ADRC中参数的优化问题,采用增强型烟花算法(EFWA)在线调整,以提高机器鱼在路径跟踪过程中的抗干扰性。以多关节仿生机器鱼为研究对象,结合机器鱼的数学模型,在Serret-Frenet坐标系下建立路径跟踪误差模型,重点设计前向速度和转向速度控制率,构建基于EFWA-ADRC的路径跟踪控制系统。最后仿真与实验结果显示基于EFWA-ADRC与常规ADRC的控制方法使机器鱼分别在2.8 s、3.3 s左右跟踪给定路径,且跟踪误差分别保持在正负0.09 m、0.1 m内,相比于常规ADRC,所提出的控制方法使跟踪的稳态误差降低10%,证明提出的EFWA-ADRC控制器对受到强干扰的被控系统具有更优的控制效果。     

燃气机热泵变容量控制仿真

为了设计燃气机热泵的变容量控制器,利用建立的仿真模型,通过仿真实验对串级模糊控制和串级PID控制系统的响应过程进行了研究.串级控制系统的主回路分别采用模糊控制和PID控制,比较分析了两种控制策略在不同工况下的控制效果,以及它们克服干扰的效果.仿真结果表明:同串级PID控制相比,串级模糊控制具有超调量少、系统输出比较平缓及达到稳态的时间短的优点;串级控制可以有效地克服系统的干扰,提高控制质量.     

基于粒子群算法的二次再热机组主蒸汽温度优化控制

针对二次再热机组主蒸汽温度控制中,被控对象通常具有严重的非线性、滞后性、时变性等特点,采用传统的串级PID控制很难得到满意的动态响应特性这一问题,分析了二次再热机组热力系统,提出基于粒子群算法整定的主蒸汽温度优化控制方法,实现对串级控制系统主回路PID控制器参数的快速优化。基于Matlab/Simulink平台,对被控对象模型进行阶跃响应实验,仿真结果表明,经粒子群算法优化之后调节回路的控制性能较ZN整定方法明显提高。该优化控制方法不仅保留了串级控制系统抗内扰能力强的优点,同时有效地解决了主蒸汽温度控制系统中稳定性与准确性之间的矛盾,增强了系统对不确定因素的适应性,对工程应用具有一定指导意义。     

基于HSIC的串级三冲量锅炉汽包水位控制系统

在对串级控制系统优点和PID与HSIC算法对比研究基础上,提出了主控制策略采用基于HSIC的锅炉汽包水位调节串级三冲量控制方案.研究了汽包液位控制的难点、锅炉水位三冲量系统结构、控制策略选取及HSIC控制算法.系统仿真研究指出主调节器使用HSIC的动态、静态控制品质比采用PID调节器控制的效果更好.系统初步调试表明:在串级三冲量锅炉汽包水位控制系统中的主调节器采用基于HSIC的控制更具实用价值.     

基于MATLAB的PID算法在串级控制系统中的应用

串级控制系统具备较好的抗干扰能力、快速性、适应性和控制质量,因此在复杂的过程控制工业中得到了广泛的应用.对串级控制系统的特点和主副回路设计进行了详述,设计了双容无自衡串级液位控制系统,并将基于MATLAB的增量式PID算法应用在控制系统中.结合基于计算机控制的PID参数整定方法实现串级控制,控制结果表明系统具有优良的控制精度和稳定性.     

油浸式变压器微型机器鱼姿态定位

为有效检测大型变压器内部的故障位置和故障类型,利用微型机器鱼对变压器内部进行视觉观测,可较直观地检查变压器内部器件有无异常等。在微型机器鱼检测过程中,如何实现微型机器鱼位姿的准确定位是机器鱼任务完成的关键。针对金属封闭空间内变压器油中微型机器鱼位姿检测的问题,提出了基于声-电位姿定位和惯性导航相结合的联合位姿检测方法。通过分析超声信号在变压器内部及外壳上的传播特性提出了声-电联合定位装置安装方式;基于内嵌式的安装方式设计了声-电联合定位传感器,构建了变压器机器鱼姿态计算数学模型,并对变压器机器鱼姿态定位进行了仿真测试,测试结果表明:基于声-电位姿定位方法并结合构建的变压器机器鱼姿态计算模型,可以实现机器鱼在变压器内的同步定位。     

火电厂锅炉主汽温模糊控制系统的研究

针对火电厂锅炉主蒸汽温度串级控制系统的快速性、稳定性、准确性和抗干扰性的需要,在研究模糊逻辑控制原理,过热器主蒸汽温控制系统工艺流程的基础上,提出了一种基于模糊逻辑主蒸汽温度PID控制器,结合模糊逻辑控制和传统串级PID控制各自优点,设计混合型模糊主蒸汽温度PID控制系统。简要介绍了Matlab软件,利用Matlab软件对一典型阶跃信号在传统串级控制和混合型模糊逻辑控制下分别进行仿真,结果表明,与传统串级PID控制系统相比,主蒸汽温度模糊串级控制具有良好的动态调节品质和较强的鲁棒性。     

基于模糊理论的主蒸汽温度PID控制系统的研究

PID控制是工业控制中常用的控制方法,随着被控对象的复杂程度和人们对控制精度要求的日益提高,后来又出现了如模糊控制系统、串级PID控制系统等的一些性能更高的控制系统。本文通过深入分析模糊控制系统和串级PID控制系统,提出了一种将模糊控制和PID控制相结合的模糊PID控制系统,并通过仿真表明该系统要优于串级PID控制系统,增强了控制系统的动态性能。     

基于RBF神经网络自适应整定燃烧串级控制系统

针对传统的锅炉燃烧串级控制系统采用固定的PID控制参数难以取得满意的控制效果的缺点,引入径向基(RBF)神经网络自适应整定燃烧串级控制系统外同路的PID参数.内回路仍然沿用原来的Pl控制方式及控制参数,由RBF网络辨识得到被控对象的Jacobian信息后,根据梯度下降法自适应调整系统外回路的PID控制参数.仿真研究结果表明:新控制算法能够消除控制系统的静态误差;即使被控对象的模型参数发生了很大变化,新控制算法仍然能快速响应蒸汽压力的阶跃扰动,迅速克服燃料量内扰,其控制效果明显优于常规PID串级控制.     

基于人体姿态信息的下肢康复机器人运动控制技术

针对下肢运动功能障碍患者术后康复训练辅助设备的跟随控制问题,本研究提出一种基于人体姿态信息的下肢康复机器人运动控制方法。根据康复机器人的结构特性和功能要求,建立机器人运动数据信息采集系统和下肢康复机器人的运动学模型;构建机器人平台上的人体姿态行为信息采集传感器系统,通过分析位移传感器所采集的数据,得到表征人体姿态行为变化的相关信息,经上位机计算生成康复机器人的期望跟随速度;同时,基于模糊PID控制算法设计了跟随控制器。通过仿真和实验验证该控制算法能够有效减小机器人实时跟踪使用者运动过程中的误差,实现康复机器人对人体运动姿态良好的跟随效果。     

六自由度运动姿态模拟系统的研究

研究一种电液控制式六自由度运动姿态模拟系统.通过对系统技术指标、结构特点和工作原理的分析和讨论,设计了六自由度摇摆台的机械结构、计算机控制系统;推导了摇摆台空间位置的逆解算法;将具有前馈的智能PID算法应用于对称阀控制非对称缸的位置伺服系统中,并进行了试验研究,其控制精度达到0.1 mm以上.摇摆台实际运行结果表明,该系统完全满足技术指标要求,同时具有承载能力大、控制精度高等优点.     

机器人主动柔顺恒力打磨控制方法

为了解决打磨过程中打磨控制系统存在扰动问题,设计了一种机器人力控末端执行器,并提出了一种机器人主动柔顺恒力打磨自抗扰模糊变阻抗控制方法.所提方法的内环控制采用模糊变阻抗控制器,外环控制采用自抗扰打磨控制器.采用Lyapunov稳定性理论证明了所提方法的跟踪误差收敛为零.通过仿真和实验,验证了所提方法的有效性和适用性.研究结果表明：在内环控制相同情况下,与外环控制为PID控制器相比,所提出的机器人主动柔顺恒力打磨自抗扰模糊变阻抗控制方法减小了打磨过程中的力跟踪误差和位置超调量,提高了机器人打磨力控制系统的控制效果和鲁棒性,实现机器人柔顺恒力控制.     

陀螺稳定平台控制算法比较研究

针对一款实验教学陀螺稳定平台,文章分别采用常规PID控制算法,变参数PID控制算法和变参数自调节模糊PID控制算法对速率环进行控制。仿真结果表明,系统采用变参数自调节模糊PID控制算法响应速度快,超调量小,抗干扰能力强,较常规PID和变参数PID控制算法具有更好的动、静态性能。     

基于RBF神经网络整定的热风炉温控系统设计

为了提高热风炉的燃烧效率,改善热风炉温控系统的自动化程度,提出了一种基于RBF神经网络整定的PID控制策略。首先,通过RBF神经网络算法和增量式PID控制器的结合,将神经网络强大的自学习能力应用于对增量式PID参数的调整。然后,在常规热风炉温控系统的基础上,将其外环改为采用RBF神经网络整定的PID控制。热风炉温控系统中内环以煤气阀门开度为变量,外环以拱顶温度为控制变量,通过改进的串级控制来实现热风炉的燃烧优化调整。Matlab仿真分析和实际应用效果表明,RBF神经网络整定的PID控制曲线几乎无超调量,系统抗干扰能力相对传统的PID控制提高了50%。与传统的手动控制相比,所提出的控制策略使得原系统的抑制干扰能力明显增强、鲁棒性更好,在热风炉温控方面具有良好的研究和应用价值。     

采用自适应模糊PID控制的多级齿轮振动主动控制

针对齿轮传动系统在动态激励的作用下产生的多谐波复杂振动,设计一种在低速轴和高速轴分别安装有压电促动器的主动控制结构;提出一种将传统PID控制和自适应算法相结合的自适应模糊PID算法,抑制能量较高的多个谐波振动.在ADAMS平台建立齿轮传动系统虚拟样机,作为被控对象子模块,并在MATLAB/Simulink平台上加载控制算法对系统进行联合仿真.仿真结果表明:在不同转速下,自适应模糊PID控制算法对谐波振动具有良好的控制效果,且优于经典PID控制.     

基于积分分离式PID控制的耕深调节系统研究

耕作过程中保持耕深稳定是提高耕作质量的重要措施之一.以小型耕耘机的后悬挂旋耕部件为研究对象,提出了一种基于积分分离式PID控制的耕深自动测量和调节的系统,采用双倾角传感器检测耕深,消除了田块自身与绝对水平面倾角的误差影响,通过在误差信号的处理中使用积分分离式PID控制算法,利用Simulink中的SimHydraulic模块对耕深控制系统进行动态仿真研究,与未加入PID控制算法时的仿真结果进行比较,发现几乎消除了系统的耕深超调现象.同时,将响应时间由4.0s左右缩短到1.4s左右,使耕深控制系统的动态响应达到较好的效果.田间试验结果表明,当耕深设定为10cm和16cm时,实测耕深稳定性变异系数分别为6.05%和3.54%,均低于10%,达到了农业机械作业标准所规定的旋耕作业农艺要求.     

汽车空调鼓风机自适应控制算法的研究

汽车空调的工作条件很复杂,并且取决于许多因素,例如隔热,密封和温湿度.为了提高汽车空调鼓风机的工作效率,改善车内温湿度环境并达到节能减排的目的,通过模糊算法与PID算法相结合,并对粒子群优化算法进改进来对PID参数进行优化的方法.在Matlab的simulink平台上建立鼓风机控制的数学模型,对模型进行仿真,并对仿真结果进行分析.仿真结果表明,改进的粒子群优化算法优化的模糊PID控制策略具有较高的鼓风机控制精度.,鼓风机的响应时间较短且超调量小,能迅速达到稳定状态,达到试验预期效果.     

基于 PFC -PID 的锅炉汽包水位控制系统

根据预测函数控制（Predictive Functional Control,PFC）的基本原理和应用特点,在分析其一般算法的基础上,设计了余热锅炉汽包水位控制系统的预测函数控制器。通过内回路采用传统 PID,外回路采用预测函数控制———预测函数控制与PID 串级控制相结合,取代传统的汽包水位三冲量串级 PID 控制。MATLAB 仿真结果表明,与传统 PID 控制策略相比,PFC PID 控制策略能快速消除给水流量的扰动,且具有较强的鲁棒性,动态品质良好。