模糊自适应PID控制器在无刷直流电机控制系统中的应用研究

对于具有多变量、时变性、非线性、强耦合等特性的无刷直流电机(BLDCM)控制系统,传统的PID控制很难实现良好的控制效果.基于无刷直流电机(BLDCM)的数学模型,提出一种基于模糊自适应PID控制的速度控制方案.该算法根据电机转速变化,采用模糊控制原理对PID的参数进行在线整定,实现优化控制.仿真结果表明,模糊自适应PID控制具有转速响应快,超调量小等优点,使系统对扰动和参数变化都具有较强的鲁棒性,控制效果优于传统的PID控制.     

基于PSO粒子群算法的PID参数整定优化

PID控制器是一种广泛应用于工业上的一种控制器,但由于传统的PID参数整定过程中一般需要经验丰富的工程技术人员来完成,既耗时又费力,加之实际系统千变万化,对于一些复杂系统存在一定的滞后性、非线性等因素,从而使得PID参数整定有一定的难度。本文基于对PSO粒子群优化算法的研究,对PID参数整定进行设计,考虑种群的规模与速度等因素合理构建系统模型,并且通过Matlab仿真证明了该算法在PID参数整定上的优越性,具有很好的工程应用前景。     

SOA算法在交流伺服系统中的应用

针对传统交流伺服系统控制效果不佳、参数优化困难等不足,采用人群搜索算法（SOA）分别对伺服系统电流环、速度环以及位置环的控制器参数进行优化,并与改进PSO算法优化控制器参数以及传统频域法整定控制器参数两种方案进行对比.仿真结果表明：SOA算法优化控制器参数能提高系统响应速度和鲁棒性,SOA算法比改进PSO算法在伺服控制器参数优化方面具有更好的搜索功能.与传统频域法整定方案比,SOA算法无需提前在线辨识系统转动惯量操作更简便.     

基于改进鸡群算法的PID参数整定

PID参数整定一直是控制工程研究的热点,利用传统的方法整定参数得到的系统性能往往较差,为解决PID参数整定问题,提高系统性能,提出一种基于改进鸡群算法(CSO)的PID参数整定方法。改进鸡群算法的目的是提高鸡群算法的收敛速度与精度,增强算法跳出局部最优的能力,4个标准测试函数的测试结果验证了改进的有效性。利用改进鸡群算法对4类典型工业过程的PID参数进行整定,以时间乘绝对误差积分函数(ITAE)为优化目标,Matlab仿真结果表明：通过改进鸡群算法整定PID参数得到的系统性能比传统的Z-N参数整定法以及Matlab遗传算法(GA)工具箱参数整定得到的系统性能有很大的提高。     

基于双空间PSO算法的四旋翼无人机 自抗扰控制器优化设计

四旋翼无人机自抗扰控制器所需的参数较多,传统PSO算法虽然可以对控制器的参数进行有效的整定,但需要的粒子群数量较大,寻优速度也比较慢。本文在传统PSO算法的基础上,根据自抗扰控制器的特点,将所需整定的参数分为两组,从两个空间里分别初始化各自的粒子群,并进行交叉寻优,形成一种双空间PSO算法,对四旋翼无人机自抗扰控制器进行优化。仿真结果表明,相比传统的PSO算法,双空间PSO算法所需粒子群数量少,寻优速度更快,而且经过双空间PSO算法优化后的自抗扰控制器具有更小的误差和更快的收敛速度。     

基于改进鸡群算法的比例-积分-微分参数整定

比例-积分-微分(PID)参数整定一直是控制工程研究的热点。利用传统的方法整定参数得到的系统性能往往较差,为解决PID参数整定问题,提高系统性能,提出一种基于改进鸡群算法(CSO)的PID参数整定方法。改进鸡群算法的目的是提高鸡群算法的收敛速度与精度,增强算法跳出局部最优的能力,4个标准测试函数的测试结果验证了改进的有效性。利用改进鸡群算法对4类典型工业过程的PID参数进行整定,以时间乘绝对误差积分函数(ITAE)为优化目标。Matlab仿真结果表明:通过改进鸡群算法整定PID参数得到的系统性能比传统的Z-N参数整定法以及Matlab遗传算法(GA)工具箱参数整定得到的系统性能有很大的提高。     

基于遗传算法的智能车速度控制系统研究

针对传统PID算法在电磁导航智能车速度控制中存在的比例、积分、微分三个参数难以整定,不具有自适应能力的缺点,提出了将遗传算法应用到智能车的调速系统中来对传统PID算法进行改进.遗传算法不需要给出调节器的初始参数,可以从许多点开始并行操作,在解空间进行高效启发式搜索,克服了从单点出发的弊端以及搜索的盲目性,从而使寻优速度更快,避免了过早陷入局部最优解,最终自适应地整定PID三个参数来实现智能车的速度控制.Matlab仿真测试表明,与传统PID控制算法相比,遗传算法在智能车速度控制中具有响应快、超调量小、鲁棒性和适应性强的优点,大大提高了智能车电机控制系统的性能.     

基于梯度PSO算法的PID参数整定

提出一种基于梯度PSO算法的PID参数整定方法.结合PSO算法迭代中的梯度信息,对惯性权重适当调整,提高了收敛速度.在算法出现停滞时,对全局最优变异,避免陷入局部最优.并提出算法微粒运动轨迹收敛的充分条件.典型测试函数结果显示,该方法能有效改善微粒群算法的搜索性能.将采用该算法的PID控制器应用于一个二阶船舶控制装置,计算结果表明该PID控制器可以获得更好的控制性能指标,具有较好的使用价值.     

模糊PID双层参数整定及其在固化炉中的应用

提出了一种模糊PID(proportion integration differentiation)控制器的双层参数整定方法。将模糊PID控制器的参数整定分为比例因子的整定与模糊隶属度函数参数整定2部分。推导出模糊PID控制器的解析模型,该解析模型包括线性部分和非线性补偿2个部分。整定的过程中,把模糊PID控制器解析模型的非线性补偿看作过程扰动,由线性部分和被控对象的二阶纯时滞模型,基于系统的增益裕度关系,导出模糊PID控制器的比例因子。再基于粒子群优化算法(PSO,particle swarm optimization)对三角隶属度函数进行优化,使控制器进一步适应被控对象的动态特性。仿真结果表明了研究方法的有效性以及应用在芯片固化炉的温度控制过程中,提升温度控制的效果。     

一种无刷直流电机模糊比例积分控制器的设计

为克服传统的比例积分(PI)控制器参数整定方法在无刷直流电机控制中存在精度低、抗干扰能力弱等缺点,提出了一种基于粒子群-引力(PSO-GSA)算法的模糊PI控制器设计方法。PSO-GSA算法融合了PSO算法的全局开发能力和GSA算法的局部探索性能,具有更加优异的最优值搜索能力。将PSO-GSA算法用于优化模糊PI控制器的量化因子和比例因子,实现了模糊控制对PI控制器的实时、高精度调节。仿真和实验表明,该方法可以使得无刷直流电机控制有较好的稳定性和鲁棒性,电机转速控制的精度有显著提高。     

基于单神经元神经网络的无刷直流电机控制系统仿真

无刷直流电机是一种多变量、非线性、参数时变以及强耦合的复杂系统,利用传统比例积分微分(proportional integral differential,PID)算法控制无刷直流电机存在参数调整困难、自适应能力差、控制精度低以及抗干扰能力弱等问题.为实现无刷直流电机的高精度控制,在转速环中引入了基于单神经元神经网络PID控制算法,研究了无刷直流电机的数学模型及运行特性,提出了单神经元神经网络PID算法,最后比较分析了在电机双闭环控制系统中转速环采用不同控制算法下的转速阶跃函数响应,以及三相电流、反电动势和电磁转矩的运行状态.结果表明:单神经元神经网络PID算法控制下的无刷直流电机其转速的阶跃函数响应具有更快的上升时间、更小的超调量以及更加稳定的运行状态.     

无刷直流电机的变论域模糊自适应PID控制系统设计

为了改善无刷直流电机的调速性能,针对普通模糊PID速度控制器的缺陷,研究了基于变论域思想的自适应模糊PID控制器及其在BLDCM控制系统中的应用.在Matlab仿真平台下,建立了BLDCM的模型,构建了BLDCM的电流、转速双闭环控制系统,其中转速环采用了变论域自适应模糊PID控制器,电流环采用普通PID控制器.仿真结果表明,与常规PID控制器和普通模糊PID相比,采用变论域自适应模糊PID控制器的优势在于:转速输出无超调、响应速度快、控制精度高,具有较强的鲁棒性和自适应能力.     

基于改进模糊PID的轮式机器人速度控制器设计

针对轮式机器人在行走过程中存在速度平衡超调较大与调节时间较长、速度平衡效果较差的问题,采用Matlab/Simulink与Carsim仿真软件建立轮式机器人四轮差速运动模型,对于无刷直流电机(BLDCM)系统,在原有模糊PID的基础上,结合抗积分饱和算法与变速积分算法,提出一种改进模糊PID控制的调速方法。仿真结果表明,通过抗积分饱和与变速积分算法改进后的模糊PID控制器与传统模糊PID控制器相比,在机器人速度平衡控制过程中,超调降低30%,调节时间降低33%,具有速度响应时间短、速度响应曲线波动小的优点。搭建了轮式机器人实验验证平台,实验结果表明,改进后的模糊PID控制调速方法的速度响应快,满足轮式机器人速度控制需求。所提设计可为轮式机器人速度稳定系统调试提供理论指导,并可应用于以速度调控为主导的控制系统。     

基于模糊PID的无刷直流电机电流跟踪控制

为了改善传统的转速PID不能根据无刷直流电机参数变化自适应调整的缺点,同时使其具有良好的动态电流响应,本文将模糊转速PID控制和固定频率的电流跟踪控制相结合用于无刷直流电机的控制系统中.首先介绍了模糊PID的概念及算法模型,然后分析了固定频率的电流跟踪控制技术,最后利用在MATLAB/simu link基础上建立的控制系统仿真模型对本文提出的算法进行了验证并与采用传统PID的系统进行了比较,仿真结果证明了采用模糊PID和固定频率的电流跟踪控制相结合的系统的高效性和合理性.     

感应加热CFRP温度控制算法

为了解决在电磁感应加热碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)过程中,因系统抗干扰性弱、响应速度慢导致的CFRP成型质量差的问题,提出了一种基于改进粒子群优化的模糊PID(improved particle swarm optimization fuzzy PID,IPF-PID)控制算法,利用IPF对PID三个参数进行寻优和自调整.该算法结合PSO和Fuzzy-PID算法的优点,在避免了陷入局部最优的同时,保证控制精度和最佳的寻优性能.结果表明,该算法在增强控制器的自适应能力和减小调整时间方面效果显著.比传统的PID算法具有更小超调和稳态误差,更适用电磁感应加热CFRP温度控制系统.     

基于神经网络的PID参数自整定控制及其Matlab仿真研究

将神经网络自适应PID算法与传统的PID控制算法进行比较分析,通过仿真实验,验证神经网络自适应PID控制算法在总体上优于传统的PID控制算法.该方法有利于系统控制效果的提高,并且受环境的影响较小,在一定程度上弥补了传统PID控制的不足.     

水下焊缝跟踪单神经元自适应PID控制与参数优化

水下焊缝跟踪过程复杂,不确定因素多,并且焊接过程具有非线性特点,传统PID控制效果不理想.本文提出了单神经元自适应PID控制器,通过神经元的自学习能力,能够在线自适应调整PID参数,同时利用差分进化算法对单神经元自适应控制器的参数进行优化.经仿真结果可知,该单神经元自适应PID控制器响应速度快,精度高,控制效果好.     

基于混沌精英黏菌算法的无刷直流电机转速控制

针对传统比例-积分-微分(proportional integral differential, PID)在无刷直流电机转速控制中存在响应速度慢、稳定性差等缺点,提出了一种基于混沌精英黏菌算法的自适应控制方法。首先,分析并建立了无刷直流电机数学模型。其次,为进一步提高标准黏菌算法的收敛速度和求解精度,采用Tent混沌映射丰富种群多样性,同时引入精英反向学习策略扩大搜索范围。最后,将上述改进算法应用于无刷直流电机的速度环PID参数自整定。通过在不同运行条件下进行MATLAB仿真以及实验,结果表明:对比传统PID以及模糊PID,所提方法能够使得控制精度得到显著提高,并且具有响应速度快,抗干扰能力强等优势。     

基于改进灰狼优化的开关磁阻风力发电最大功率点跟踪控制策略

以中小型开关磁阻风力发电机为研究对象,针对发电过程中,在不同风速条件下最大功率点跟踪控制快速性和准确性的需求,提出一种基于自适应加权灰狼优化PID算法的最大功率点跟踪控制策略。当外界风速发生变化时,根据实时风速计算出风力机最佳转速,其与实际转速的差值作为加权自适应灰狼优化PID控制算法的输入,作为转速闭环的PID控制参数,从而输出电压脉宽调制的最优占空比,实现变风速下的最大功率点跟踪控制。仿真结果表明,与传统PID控制相比,自适应加权灰狼优化PID算法能够在风速变化情况下,更加快速准确地实现最大功率点跟踪控制。     

基于PSO优化算法的模糊PID励磁控制器设计

针对优化发电机励磁控制器控制问题,研究模糊理论及人工智能控制方法,建立数学模型分析励磁控制器,找到将粒子群算法与模糊PID相整合的励磁控制途径,并设计了适用于低压水轮发电机的励磁控制器.粒子群优化算法优化控制系统的初始参数,模糊PID完成对系统的动态控制.仿真结果表明,改进的控制器算法相比传统PID控制和模糊控制PID,响应速度较快(上升时间少于1s),超调量小(超调量少于5%).能够满足控制器快速、准确和稳定的要求,是一种先进的控制方法.