基于自适应PID的双轮自平衡车数学建模

<正>与传统的自适应平衡系统相比较，双轮自平衡车的平衡系统复杂度和要求相对更高：既要控制车身平衡，也要实现对提速和转动方向的精准控制。基于此，本文以自适应PID双轮自平衡车为研究对象，在简要概述PID控制原理的基础上，采用拉格朗日方程法对其进行数学建模，并针对该数学建模进行详细的理论推导。     

多电机驱动带式输送机系统的功率平衡控制

针对多电机驱动带式输送机系统的功率不平衡现象,提出了一种基于PLC的自适应模糊PID控制器.利用该控制器对PID参数的自整定功能,能实现多电机驱动带式输送机系统的功率平衡控制.经仿真验证,采用本文提出的方法,使电机能获得较好的跟随性能及跟随精度,优于传统PID的控制效果.     

基于VNS-GA的PID和互补滤波控制的自平衡车姿态解算

自平衡车的姿态主要靠传感器来感知,通过传感器感知的角速度和加速度数据自动调整自平衡车的姿态角,从而维持其平衡.采用三轴陀螺仪和三轴加速度计分别采集自平衡车的角速度和加速度,通过互补滤波方法,对2种传感器采集到的数据进行融合,降低噪声和误差;然后,采用本文提出的融合变邻域搜索的遗传算法(VNS-GA)对PID控制器的3个参数进行寻优,从而对互补滤波方法获得的角度进行自适应调整,最终得到较精确的姿态角.为了验证基于VNS-GA的PID控制方法的性能,分别使用基于GA的PID控制方法和基于VNS-GA的PID控制方法来解算自平衡车的姿态角.实验结果表明:基于VNS-GA的PID控制方法得到的姿态角更接近于真实值,性能更好.     

PID神经网络辨识能力的初步研究

PID神经网络具有在线自学习能力，通过无教师的自学习方式，PID神经网络成功地实现了不同的系统辨识。本文在介绍PID神经网络的基础上，论述了PID神经网络进行系统辨识的理论依据，给出了PID神经网络通过自学习进行非线性动态系统辨识的结果。     

基于飞思卡尔平衡车系统的设计

飞思卡尔平衡车系统是非线性时变系统,使用传统的PID控制很难达到预期的控制效果,容易受运行环境的干扰,加上干扰的随机性,给平衡车系统的稳定控制增加了难度。另外,硬件结构的合理性和元器件的精度、刚性、惯量及人体的静电都可能会影响系统的稳定性。本文在搭建平衡车硬件结构的基础上,设计了一种改进的PID算法,使平衡车的控制效果得到了改善。     

两轮自平衡机器人平衡控制仿真与研究

针对两轮自平衡机器人的平衡不稳定问题,建立了机器人动力学数学模型,设计了一种基于变论域的模糊PID控制器,以ARM的微控制器STM32F103为核心,搭建硬件平台,详细阐述两轮自平衡机器人控制参数整定的原理和方法,实现了两轮自平衡机器人系统的平衡控制。仿真结果表明:基于变论域模糊PID控制的两轮自平衡机器人响应速度快、抗干扰能力强,能够更好的减小超调量,提高系统的动静态特性和鲁棒性。     

两轮自平衡小车启动暂态过程的研究

在两轮自平衡小车启动暂态过程中,小车站立姿态调整过程缓慢,存在震荡性和抖动性问题.结合模糊PID控制算法和积分补偿方案,实现对小车左右轮输出的电压进行优化控制,使小车能在较短时间内快速修正到直立状态.模拟和实验结果均表明:采用模糊PID算法和积分补偿相结合的优化方案后,小车启动过程的姿态变化更加平滑,动态倾斜角度的测量更加精准,震荡明显减弱.在小车从初始倾斜角度-4°调整到平衡0°时,采用模糊PID算法能提高系统的测试性能,缩短系统的修正时间,减小震荡范围,震荡峰值从常规PID算法的2.2°降为0.5°,超调量从55%降为12.5%.该研究应用在两轮自平衡小车上,可以提高乘坐的舒适性,减少因长时间进行姿态修正而产生的电力消耗.     

基于模糊自适应PID控制的水电站有功功率调节

水电站机组的有功功率调节主要通过控制机组的调速器系统来实现，本文以金沟河二级水电站为例提出了模糊自适应PID控制水轮发电机组有功功率调节的模式，根据有功功率偏差和有功功率偏差变化率进行PID参数的在线自整定，通过对调节系统分别采用常规PID控制和模糊自适应PID控制进行仿真实验。分析对比结果表明，采用模糊自适应PID控制对水电站有功功率的调节与常规PID控制相比，其上升时间短，超调量小，调节时间短等调节参数，明显优于常规PID控制。     

自校正PID算法在电炉温度控制中的应用

本文针对电炉温度控制问题,设计了一种极点配置自校正PID控制器,给出了系统的CARMA模型,介绍了带遗忘因子的递推最小二乘实时参数估计算法,以及极点配置自校正PID算法,建立PID参数与系统参数及控制性能指标之间的关系式,并进行了MATLAB仿真。仿真结果表明,自校正PID控制能使系统的性能达到预期的效果,提高了系统的动态特性。     

煤气厂集气管压力平衡计算机调节系统

针对被控对象压力平衡难于控制的特点，采用PID运算后增加平衡控制算法模块以解决压力振荡问题，收到了满意的效果。     

基于FPGA的电子节气门控制器硬件设计与实现

针对电子节气门控制系统对控制器的快速性、 低成本、 微型化等控制性能的要求, 通过现场可编程门阵列(FPGA: Field Programmable Gate Array)实现控制器的硬件设计, 在发展较为成熟的增量式PID(Proportional, Integral, Differential)算法基础上加入积分分离环节, 利用高级综合工具Catapult C实现了基于FPGA全硬件方案的积分分离PID控制器。设计制作了AD/DA采集板, 实现了基于FPGA的积分分离PID控制器与电子节气门之间的数据通信, 并进行了电子节气门的实物跟踪控制实验。实验结果表明, 基于FPGA的全硬件积分分离PID控制器实现了电子节气门跟踪控制, 提高了控制器的运算精度。     

PID和模糊逻辑控制器控制直流电动机的性能比较

为比较比例积分微分控制器和模糊逻辑控制器控制直流电机的性能,本文从构建直流电机的数学模型入手,分别对传统的PID控制器、Ziegler-Nichols（Z-N）回路整定技术调整PID控制器和模糊逻辑控制器控制直流电机的性能进行了实验仿真。结果表明,与传统的PID控制器、Z-N回路整定技术调整PID控制器相比,模糊逻辑控制器具有更好的控制效果。     

基于backstepping方法的柴油机urea-SCR系统控制设计

为实现urea-SCR系统较高的NOx转化率以及较低的氨逃逸, 提出一种面向控制的urea-SCR(urea SelectiveCatalytic Reduction)模型,设计了一种基于backstepping技术的非线性控制器。将模型参数误差看作外界的干扰输入, 并在输入到状态稳定性框架内分析了该闭环系统的稳定性。同时, 研究了基于一种配有urea-SCR系统的精确enDYNA模型, 并在ECE(Economic Commission for Europe）瞬态测试循环条件下进行了测试。该控制器能调节参数可变的非线性系统, 跟踪理想的氨覆盖率, 适用于轻型车辆配备的urea-SCR系统。与传统的PID(Proportion Integration Differentiation)控制器控制效果对比实验表明, 基于backstepping控制器降低了氨逃逸量且具有更好的鲁棒性。     

基于滑模PID的微型旋翼飞行器轨迹跟踪控制

针对微型旋翼飞行器的轨迹跟踪精度不高的问题, 提出一种基于自适应调节PID（Proportion Integration Differentiation）增益的滑模控制器。基于李亚普诺夫稳定性理论, 通过自适应律在线调节PID控制增益参数, 设计饱和函数抑制滑模控制器的高频抖振, 以实现轨迹跟踪误差系统对模型参数变化和外部扰动的鲁棒性。仿真结果表明, 该控制器能驱动旋翼飞行器精确跟踪期望的轨迹, 具有较高的控制精度, 能满足实际工程应用的要求。     

基于飞思卡尔单片机的智能电动小车设计

针对交通堵塞、 交通事故频发等问题, 设计了一种智能电动小车。该设计采用MC9S12XS128单片机作为主控芯片, 结合摄像头、 无线模块等功能模块组成智能电动小车。主控芯片对摄像头采集的赛道信息进行分析处理, 采用PID（Proportion Integration Differentiation）控制策略驱动电机运转, 使智能电动小车能在跑道上完成单轨迹前行、 双轨迹中心线中的自动行驶和避障等动作。利用无线模块实现智能电动小车与目标靶之间的信息交换, 通过智能电动小车对舵机的调整, 完成在行驶过程中将激光光点投射在目标靶中心的实验。打靶成绩较高, 实验结果令人满意。该设计可为智能车辆无人驾驶和信息交互的研究提供参考。     

基于灰色理论的自主式水下航行器舵机控制系统设计

本文设计了一种基于灰色理论的AUV舵机控制系统,硬件采用STM32单片机及CAN总线.仿真结果和实际测试表明,在超调量、调节时间等方面,系统性能较传统PID控制得到了明显改善.     

水面无人艇远程控制系统设计与实验

针对海上复杂环境对水面无人艇操纵性能的影响,在风、浪等环境因素干扰下研究基于模糊PID （proportional integral differential）的无人艇航向偏差控制,开发以DSP (digital signal processing) 结合ARM为核心控制器的艇载运动控制系统,采用阿里云服务器、Web服务器、Apache服务器及MySQL数据库,研发无人艇远程控制系统,并集成研发了样船。实验表明,所研发的无人艇远程控制系统具有远程通信、运动控制、状态监测、数据存储和数据共享的功能,能够满足远程通信实时性、运动控制灵活性精确性的设计要求,进一步提高对无人艇航迹控制精度,为近海小型智能船舶的研发奠定基础。     

串联式混合电动汽车发动机转速控制系统

发动机和发电机是串联式混合电动气的主动力源（PS），为保证发电机输出稳定的工作电压，发动机应在恒速控制系统的作用下运行于最佳状态，使之在负载变动的情况下保持转速不变，功率不变，油耗最低，在分析串联式混合电动汽车的能量流动和发动机的控制策略的基础上，依据自动控制原理及计算机控制技术，讨论了发动机恒速控制系统的计算机控制方法，给出了控制系统的控制电路，采用了PID控制算法，讨论了PID控制中各参数的整定，运用MATLAB对该系统进行了仿真。     

稳压供水单片机控制系统设计

依据人们对供水质量、供水压力和供水系统可靠性的要求,结合先进的自动化技术和通讯技术,设计了一种新型变频稳压供水自动控制系统。该系统以典型的AT89C51单片机控制系统和变频器调频技术为核心,采用PID算法调节供水压力。该文介绍了系统的总体方案、工作原理和工作过程,给出了硬件框图及软件流程图,并设计了系统实时监测界面,实际应用表明该系统运行情况良好,能较好地满足用户需求。     

基于离散时间滑模控制器的自动变速器滑差控制

设计离散时间系统滑动模态变结构控制器,对闭锁离合器进行滑差控制以提高整车燃油经济性,消除发动机扭矩波动造成的传动系统冲击.采用零相位数字滤波器,以抑制滑模控制系统中的抖振.建立传动系统仿真模型对滑模控制器进行验证,并与传统比例-积分-微分(PID)控制器进行比较;通过硬件在环仿真测试车辆在十五循环工况(ECE)下有无滑差控制时的燃油消耗量.结果表明,滑差控制有效吸收传动系冲击,液力变矩器在滑差控制下的传递效率高于纯液力传动,可降低整车燃油消耗;基于滤波的滑模控制器,控制律平滑变化,具有更好的响应速度和跟踪指令信号的能力.