X滤波自适应逆控制算法及在液压位置控制系统中的应用

针对非线性时变特性的液压位置伺服系统跟踪控制问题,基于自适应逆控制理论,提出X滤波液压位置自适应逆控制策略.对传统自适应滤波算法在X滤波结构下的不足,提出变换域变步长归一化最小方差算法.采用该算法对液压伺服位置系统进行了对象建模、在线逆建模及开环控制系统设计.仿真结果表明,X滤波液压位置自适应逆控制具有跟踪速度快、对参数摄动鲁棒性强等良好动态特性.     

一类非线性滞后系统的自整定PID控制

针对采用传统PID控制一类非线性滞后系统,难以获得满意的控制效果,提出基于RBF神经网络的PID控制参数自整定的方法.利用具有在线能力的最近零聚类学习算法,训练RBF神经网络,从而自适应调整系统的控制参数.仿真结果证明了,该控制策略不仅能使非线性滞后系统具有良好的动态跟踪性能,而且具有很好的抗干扰能力.     

基于模糊自适应PID的单轴转台控制系统

为了补偿四旋翼无人机中微机械系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)陀螺仪的漂移误差,提高无人机控制的精度,设计了一种无人机MEMS陀螺仪校准单轴转台系统。由于单轴转台控制系统中存在不同程度的非线性和时变性,所以导致无法得出转台精确的数学模型,以致传统PID控制无法达到理想的控制效果。针对这一问题,提出了模糊控制和PID控制相结合的方法,即模糊自适应PID控制。该控制系统通过模糊规则对PID控制的参数进行在线整定,能够根据实际情况实时在线完成PID控制的参数调整,以保证实现单轴转台的控制精度及快速时间响应能力。实验采用传统PID控制策略与文中所提模糊自适应PID控制策略进行仿真对比,结果表明:模糊自适应PID控制的转台系统超调量小、响应速度快、鲁棒性好,具有控制灵活和适应性强的优势。     

起重机双马达同步控制策略分析

大型起重机常采用两个马达共同提升负载,往往存在同步误差,致使其控制精度有所下降。为解决这个问题,笔者在对起重机的液压起升系统研究的基础上,提出了一种基于模糊PID的控制策略,并与其它控制方法相对比。研究结果表明,所采用的方法能有效减少两个马达的同步误差,提高了起重机的控制精度,有一定的参考价值。     

静液传动履带车辆转向神经元自适应PID控制

为实现静液传动履带车辆快速稳定转向,且转向轨迹可控,基于双侧轮边液压驱动结构特点,提出了转向时外侧马达排量采用压力、发动机转速双参数控制,内侧采用神经元自适应PID控制以跟随外侧的转向控制策略. 在Matlab/Simulink中建立了包含基于S函数的神经元PID控制器和综合控制策略Stateflow模块的整车模型,对转向控制进行仿真分析,阶跃输入时,神经元PID比传统PID控制能有效抑制系统超调量,加快系统响应速度;不同转向工况仿真结果表明:神经元PID控制具有较好的目标跟随能力,提高了系统的实时性和鲁棒性,使得静液传动履带车辆具有良好的转向性能.      

波浪运动补偿平台的自适应预报控制模型研究

具有广义升沉运动补偿功能的波浪运动补偿平台可以减少船舶运动对海上作业和设备的影响.该平台系统的液压机构具有非线性和大惯性的特点.为了有效地进行广义升沉运动补偿,本文采用基于等维新息的自适应自回归多步预报算法和非线性PID控制器相结合的控制策略对波浪运动补偿平台液压机构进行控制.益参数随误差变化的非线性PID控制器具有较好的适应性、抗干扰性和鲁棒性,适合波浪运动补偿平台液压机构的控制特点,可以提高控制效果.结合实验获得的船舶甲板控制点的广义升沉位移数据,仿真试验结果表明:采用上述的自适应预报控制策略对波浪运动补偿平台液压机构进行控制能有效地减少平台的广义升沉运动幅值.     

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.     

模糊PID控制器在无刷直流电机控制系统中的应用

无刷直流电机是一种多变量、非线性的控制系统,采用经典的PID控制难以达到满意的控制效果。将模糊自适应PID控制器应用于无刷直流电机的控制中,运用模糊控制原理对PID参数进行在线调整。实验结果表明,较之传统的PID控制,采用模糊自适应PID控制的无刷直流电机控制系统具有更好的动态和静态性能,达到了较好的控制效果。     

水电站计算机监控系统单神经元自适应PID功率调节的研究

水力发电机组是一个复杂的非线性控制对象,为保证水电站发电机组功率调节具有快速、稳定的控制特性及良好的鲁棒性,本文提出在水电站计算机监控系统有功功率调节中采用单神经元自适应PID功率调节方式.PID控制的关键问题是PID参数的整定,单神经元自适应PID控制器由于其权值可以在线调整,具有较强的自学习和自适应能力,仿真结果表明改进的单神经元PID控制器比传统的控制器拥有更好的稳定性、动态性能和鲁棒性.     

基于模糊自适应整定PID控制的刨花板供胶系统

针对刨花板供胶控制系统中供胶控制存在的非线性、纯滞后和时变性等现象,根据模糊控制、自适应控制和常规PID控制的控制思想,提出了模糊自适应整定PID的控制策略,实现了对PID参数的在线自整定,完善了PID控制器的性能,提高了系统的控制精度.仿真结果表明,与常规PID控制器相比,该控制器明显提高了供胶控制系统的动态性能和稳定性.     

基于遗传算法的煤矿凿岩机器人模糊控制

为了提高机械臂的定位精度,针对电液比例位置控制存在的实变、非线性、不确定等特点,提出了基于模糊控制的控制策略,采用遗传算法(GA)对模糊规则进行优化,并将优化后的控制器应用于钻臂控制系统.仿真结果表明:与传统PID控制器相比,优化后的控制器极大地改善了控制系统,使系统输出超调明显减小,实现钻臂的精确定位.     

泵阀并联系统复合式控制策略研究

为综合泵控高效节能和阀控高精度快响应的优势,研究一种泵阀并联位置伺服系统. 建立泵阀并联系统数学模型,并分析系统特性及油源效率;针对系统定位控制,提出一种泵PID控制、阀分段作用PID控制的分段双PID复合控制策略;针对系统动态跟踪控制,提出泵控回路采取PID控制并固定其输出,阀控回路始终采取迭代学习控制的复合控制策略. 仿真结果表明,在定位控制方面,相比纯泵控系统,分段双PID控制策略能够明显提高系统响应速度;在动态跟踪控制方面,固定PID输出和迭代学习控制相结合的复合控制策略,能使系统兼具高效节能和高精度快响应的优势.      

电动缸伺服系统中误差平方根控制

针对电动缸带来的速比非线性导致系统快速性和精度之间难以匹配的问题,建立了火炮身管的运动学模型和动力学模型,提出了一种变系数误差平方根和带前馈的比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)分段控制策略,利用火炮身管的运动学模型和根据动力学模型拟合的加速度计算误差平方根控制系数,应用于系统的位置控制器设计.利用实际负载进行了台架实验研究,并与传统的误差平方根和带前馈的PID分段控制策略进行了对比.台架实验结果表明:该种变系数误差平方根和带前馈的PID分段控制策略可以明显减小火炮俯仰伺服系统的大调转时间和超调量,且不影响等速和正弦跟踪精度,具有一定的工程应用价值.     

基于改进型的交叉耦合双电机同步控制方法

针对传统双电机同步控制精度低,难以实现同步控制的不足,以PMSM为被控对象,建立其数学模型,在传统交叉耦合控制的基础上提出基于模糊PID控制的交叉耦合控制策略。采用遗传算法对参数进行优化,确定改进模糊控制器的参数范围,实现参数自整定。仿真结果表明改进后的交叉耦合控制方法对双电机控制的同步性和抗干扰性都有所提高。     

基于电动直线负载模拟器的排气压力模拟研究

在电磁驱动配气机构中,排气门开启过程中受到气体压力影响,为了验证排气门控制策略的有效性,设计了一种能够模拟排气压力的电动直线加载系统。针对电动直线加载系统多余力及其他非线性扰动因素影响加载力跟踪精度问题,引入前馈补偿,以加载力作为外环,电流闭环为内环的双闭环复合PID控制策略。给定恒定力和正弦力进行直线加载跟踪性能对比分析,结果表明与传统PID控制相比,复合前馈PID控制有效抑制了加载系统的多余力。为了验证方案的可行性,建立了电动直线负载模拟平台,对排气压力模拟进行试验研究,结果表明在误差允许范围内,能够实现对排气压力的模拟。     

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。     

碳纤维激光石墨化炉温度控制系统的优化设计

碳纤维激光石墨化加热具有热源集中、升温迅速的特点，石墨化炉的温度控制系统主要采用传统PID控制器，存在惯性大、超调严重等缺点，并且PID控制器的3个参数(比例系数k_p、积分系数k_i和微分系数k_d)固定且主要依据经验获取。对于没有精确数学模型的PID控制系统，可以采用模糊控制对控制策略进行优化，但是模糊算法中模糊规则表的制定依旧主要源于经验所得，无法保证当前规则为最佳规则组合。针对上述问题，提出一种基于遗传算法的优化策略，对模糊规则表寻找全局最优解；借助MATLAB和Simulink环境进行编程仿真，结果表明，基于遗传算法的模糊PID控制效果在整体上优于传统PID控制和模糊PID控制，其响应时间短，控制精度高，无超调量，可用于碳纤维激光石墨化炉的温度控制系统设计。     

基于模糊逻辑系统的采矿船升沉补偿控制方法研究

采矿船是海洋资源开采中必不可少的海工装备。采矿船在海上作业时,船体受海浪载荷作用所引起的升沉运动对于水面下采矿系统作业安全性有恶劣的影响,为了减少升沉运动,需要对采矿船进行升沉补偿,提出了一种基于复合液压油缸的主被动一体式复合型升沉补偿系统。为了提高控制精度,本文提出了一种基于Mamdani型的模糊PID主动式补偿控制策略来减小升沉干扰下的补偿误差,首先对升沉补偿原理进行介绍,随后基于莫尔经验公式推导出不同海况下船体升沉幅值的计算过程,并建立所提升沉补偿系统的数学模型和传递函数,最后用所提的模糊控制算法进行控制,在规则海浪波和不规则海浪波下分别进行仿真,并和传统PID控制效果进行比较,结果表明,两种海浪波下,模糊控制算法的误差要小于传统PID控制算法的误差,可见模糊控制算法有着明显的优势。     

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。     

基于遗传算法的主动油气悬架分层控制

根据主动油气悬架系统执行机构的动态特性,采用分层控制策略设计了有限带宽主动油气悬架系统上、下层控制器.基于遗传算法(GA)对模糊PID上层控制器的参数进行了优化设计,通过在线评价车辆动力学指标,决定是否启动GA在初期最优可行域附近优化当前上层控制器参数,以保证车辆在行驶路况或自身参数变化等情况下仍获得较好的控制效果.将搭建的主动油气悬架系统控制模块施加于整车多体系统动力学模型进行联合仿真计算,结果表明,所设计的主动油气悬架系统可显著改善车辆行驶平顺性,并且具有较强的鲁棒性和自适应能力.