基于ARM的暖房温度控制暨双极性PID控制算法设计

基于ARM控制器,设计双极性PID控制算法,实现对暖房温度的控制. PID输出正极性用电热炉加热,输出负极性用风扇冷却. PID运算采用位置型,并使用梯形积分、积分分离、微分延迟、输出限幅等多种算法,对参与运算的输入输出信号做归一化处理,从而更准确地观察P、I、D运算分量并指导参数整定.测定广义被控对象的数学模型,对象为大惯性、大滞后对象,并且升降温时惯性大小不一样.在实际运行中,当设定值正向阶跃时,超调量较小,稳态误差为±0. 2℃;反向阶跃时,无超调,稳态误差为±0. 1℃.     

Kalman滤波在单神经元PID控制中的应用

针对单神经元PID控制器包含输出噪声, 从而导致控制性能下降的问题, 提出一种基于Kalman滤波理论的改进单神经元自适应PID控制算法. 该算法通过引入状态空间的概念, 采用时域上的递推方法进行数据滤波, 控制对象的输出值经过Kalman滤波算法处理后再返回闭环控制系统. 实验结果表明, 改进算法能有效消减控制系统的输出噪声, 接近于无噪声的理想状态, 提高了控制性能.     

轮毂电机驱动汽车纵向和横向稳定性联合控制

为了提高轮毂电机驱动汽车的纵横向稳定性,将汽车的横摆控制和防滑控制相结合,采用分层控制架构搭建纵向和横向稳定性联合控制模型.上层为力矩决策层.基于比例-积分-微分(PID)控制算法构建车辆纵向车速跟踪控制器;基于模糊P ID控制算法搭建驱动防滑控制器,采用前馈加反馈的控制方法决策出驱动防滑力矩;基于二阶滑模控制算法建立直接横摆力矩控制器,设计附加横摆力矩加权模块控制汽车的横摆特性.下层为力矩分配层.采用优化分配算法将上层决策出的总纵向力矩、驱动防滑力矩和直接横摆力矩合理地分配到4个车轮上.通过加速和转向联合仿真工况验证设计的纵横向稳定性控制策略的有效性.研究结果表明:车轮最大滑转率为0.17,横摆角速度最大偏差值为0.01 rad/s,质心侧偏角最大偏差值为0.011 rad,验证了控制算法的有效性.     

改进PID算法在气动位置伺服控制系统中的应用

本文采用传统的PID控制方法对气动位置控制系统进行了研究. 该方法不要求对被控对象建立数学模型,而是通过调整比例、积分、微分三个参数对系统进行控制. 针对传统PID算法中存在的不足,对传统PID控制器加以改进,提出变速积分PID控制算法,并采用变速积分PID控制算法对位置定位控制进行了实验研究.     

一种基于麻雀搜索算法优化PID的气体流量控制系统设计

为了解决气体流量控制器（MFC）在使用过程中因受到系统扰动所导致的输出流量震荡不稳定以及调节时间长等问题,通常采用比例、积分、微分（PID）控制方法来改善控制效果.采用基于麻雀搜索算法（SSA）的PID参数优化方法,模拟麻雀对环境的搜索行为,对比PID参数进行优化,并将优化后的模型用于反馈补偿控制.实验结果表明,与传统PID参数设置方法相比,基于SSA的PID参数优化方法可以更快地找到最优解,系统输出流量的稳态误差远小于3%,调节时间缩短至300 ms,最大超调远小于4%,显著提高了MFC的控制性能.     

一类输入有约束线性系统的数据驱动PID控制器设计

针对一类输入受限的线性系统,提出具有适应输入约束和抗积分饱和性能的数据驱动PID控制器改进设计方法.采用虚拟参考迭代整定法,应用递归最小二乘辨识算法在线计算PID参数.当输入有约束时,计算的控制器输出超过这个限制条件可能导致性能下降甚至出现稳定性问题,同时PID算法中的积分作用也可能出现饱和现象.改进的方法基于输入-输出观测数据和输入约束信息,在PID控制环节后串联一个类似抗积分饱和的环节,适应控制器输出过大需要限定的客观要求.通过控制器结构设计和仿真,演示了改进方法的有效性.     

差示扫描量热仪恒速升温过程的前馈-反馈复合多控制器算法

差示扫描量热仪温度控制具有滞后、非线性等特点,难以得到精确的数学模型.针对这些特点,提出一种前馈-反馈复合多控制器算法.针对滞后特性,采用一种改进的PID(proportional-integral-differential)算法,通过对常规PID算法加入微分积分环节,补偿滞后对控制过程的作用.针对非线性特性,提出建立多个近似线性子控制器的多控制器方法,并通过加入平滑滤波因子解决控制器切换过程中引起的控制量突变的问题.针对反馈控制在起始阶段调节时间长的问题,加入前馈控制器设计前馈-反馈复合控制器.将所提控制算法应用于差示扫描量热仪恒速升温控制过程中,结果表明,所提算法能够减小响应时间,提高控制精度,控制效果明显优于常规控制算法.     

基于非线性PID的连续搅拌反应釜控制方法

连续搅拌反应釜(continuously stirred tank reactor,CSTR)普遍存在高度的非线性、不稳定性和参数不确定性.线性比例-积分-微分(proportion integration differentiation,PID)控制算法难以满足CSTR系统的控制要求.为了提高CSTR系统的控制品质,采用非线性函数对线性PID控制器的比例、积分、微分系数进行非线性构造,得到非线性PID(nonlinear PID,NPID)控制算法,并将NPID算法运用于CSTR系统的出料温度控制.仿真结果表明,NPID控制算法的控制效果更好,CSTR的出料温度和出料浓度响应曲线更加平滑,过渡过程时间更短,系统抗干扰能力和鲁棒性更强.可见,所提算法是合理和有效的.     

基于微分代数方法的运载火箭自抗扰姿态控制

提出了一种基于微分代数方法的运载火箭自抗扰姿态控制方法.通过微分代数观测器得到输出的一、二阶导数估计,将二阶导数估计值作为模型摄动及外部扰动的观测值,在输出反馈控制器中加以补偿.控制器采用改进的PID控制算法,并给出了一种控制器参数选取方法.仿真结果表明:该方法不仅具有自抗扰的性质,而且对于火箭发动机停摆故障具备很好的容错控制性能.     

基于模糊方法和前馈补偿的汽包水位控制方法

将入口烟气流量和温度参数引入到余热锅炉汽包水位的控制算法中进行前馈补偿,采用模糊控制方法,设计了2个模糊控制器.控制器的流量修正值与传统蒸汽流量前馈修正值一起,对水位调节回路上的传统串级三冲量PID控制器的给水流量值进行修正.在纯低温余热发电站上以二级控制的方式进行试验,结果表明:该方法在水泥余热锅炉入口烟气温度和流量的大幅变化条件下仍能保持汽包水位的稳定,稳定性明显高于传统PID控制.