全向智能轮椅床的运动控制算法研究

为提高全向智能轮椅床运动的平稳性和方向控制的准确性,研发了一种能护理失能老人的全向智能轮椅床。通过对移动平台进行力学和运动学分析,设计了一种精准的双闭环直流调速系统,实现了对全向智能轮椅床4个麦克纳姆轮转速的精确控制,解决了全向智能轮椅床运动不稳定和方向控制偏离等问题。期望转速值确定后,通过对比经典比例积分微分(proportional integral differential, PID)算法和模糊PID算法的转速输出曲线,表明模糊PID算法更能满足全向智能轮椅床的使用要求。     

基于仿人智能积分的Fuzzy-PD控制器性能优化研究

针对常规PID控制器的积分控制难以兼顾系统稳定性与精确性的矛盾,采用仿人智能积分与Fuzzy-PD控制相结合的复合控制策略,在提高系统快速性的同时减少了超调量并保证了精确性.仿真结果表明了控制策略的有效性,达到了控制器性能的全面优化,解决了常规PID对非线性、时变、模型未知等复杂对象难以实现有效控制的问题.     

啤酒发酵过程模糊智能PID控制

啤酒发酵过程是啤酒生产的重要环节之一,而在此过程中,温度变化是主要因素.因此,发酵温度的控制直接影响啤酒质量.啤酒发酵过程具有大惯性、大时滞、非线性等特点,用传统PID控制难以实现及时、准确地跟踪工艺曲线的要求.针对啤酒发酵温度控制过程中的难点引入了一种模糊智能PID控制算法,将模糊控制理论与PID控制相结合,在模糊逻辑整定控制算法(FSW)基础上增加了模糊逻辑调节微分控制及智能积分控制,有效地改善了原有PID控制方法的缺陷.     

基于鲁棒比例-积分-微分控制的智能汽车自主换道轨迹跟踪控制

为了解决智能汽车自主换道轨迹跟踪所使用的比例-积分-微分(proportion-integral-derivative,PID)控制器参数难以整定的问题,提出应用于自主换道轨迹跟踪控制的鲁棒PID控制器设计方法。首先,构建车辆-道路系统动力学模型,将转向执行机构看作一阶惯性环节,搭建包括转向执行机构动力学模型在内的系统动力学模型;然后,基于分段多项式表达求解自主换道轨迹模型,并基于时间与误差绝对值乘积积分构建鲁棒PID控制器,确定控制参数,形成闭环系统的传递函数;最后,进行仿真及实车试验,结果表明,所设计的控制器具有较强的鲁棒性,能在保证换道工况下智能车辆较好的轨迹跟踪能力的同时,有效地提高乘员舒适性。     

模糊-PID控制在柠檬酸发酵过程中的应用

针对柠檬酸发酵过程非线性、大滞后、大惯性、不确定性等特点介绍了发酵过程的 PID控制和模糊控制 ,并在此基础上着重介绍了结合二者优点的带积分分离的模糊 -PID软开关控制。仿真结果表明模糊 - PID软开关控制是一种有效的控制方法     

无刷直流电机转速智能混合控制器设计

提出一种传统PI(比例 积分)结合自适应模糊PID(比例 积分 微分)的智能混合控制器, 以提高无刷直流电机转速跟踪和动态适应能力. 该控制器通过开关函数根据转速误差在稳态的PI控制器和瞬态的自适应模糊PID控制器之间灵活切换. 自适应模糊PID包含两级模糊逻辑控制器: 一级模糊逻辑控制器自适应调节PID增益; 二级逻辑模糊控制器对一级模糊逻辑控制器的缩放因子自动调节. 在MATLAB/Simulink环境下进行仿真测试, 测试结果表明, 相比于传统PID和模糊PID控制器, 智能混合控制器在各种条件下的转速响应、 稳态误差和超/欠调量等均有较大改善, 表明其具有更好的鲁棒性、 抗干扰性和动态适应能力.     

智能积分型的船舶航向自动舵

针对常规PID自动舵中积分盲目、记忆了对航向控制不利的信息，导致超调增大、稳定时间延长的问题，提出了一种智能积分型PID自动舵；针对PID自动舵鲁棒性差的问题，采用了模糊控制，提出一种智能积分型模糊PID自动舵．这两种自动舵均应用智能积分控制，在船舶航向控制中的不同阶段采用不同的积分控制策略，通过特征辨识，仅保留有用信息，从而快速地消除了稳态误差．仿真试验证明这两种自动舵性能与原算法相比，性能改善，超调明显减小，稳定时间明显缩短．     

反演单神经元PID复合控制在伺服系统中的应用

针对火箭炮位置控制中存在的转动惯量和负载力矩变化大、冲击力矩强等特点,提出了一种反演单神经元比例-积分-微分(PID)复合控制方法。单神经元PID控制可对传统PID控制器的比例、积分、微分系数进行在线调整,实现了系统的自适应控制。反演算法可使较大的系统误差快速收敛到设定值以内,提高了系统的自适应能力。仿真及实验结果表明,该文复合控制方法具有更好的稳定性和动态跟踪精度。     

PLC 模糊PID 控制系统在培养基发酵温度控制中的应用

 为解决培养基二次发酵存在成品率低、产品同一性差、自动化水平低、能耗高及发酵隧道内温度控制的复杂性等问题,提出了基于PLC 的计算机控制系统,应用PLC 实现了计算机对发酵过程的数据采集和实时控制。该系统采用模糊PID 控制算法,其中模糊控制器和PID 调节器都通过PLC 实现,保留了PLC 控制系统抗干扰能力强、控制灵活、可靠等特点,提高了控制系统的智能化水平和精度。实际应用表明,该系统能有效控制培养基二次发酵隧道内的温度,提高设备自动化水平、产品的品质,减少人力损耗和成本。     

负荷跟踪型发电系统协调控制方式的智能化

针对智能电网中火力发电的主要设备——锅炉中蒸汽温度控制系统的时变特性和系统大滞后特性, 电网要求发电机组既能快速响应负荷变化, 又能保证自身的安全、稳定、经济运行. 为了提高电力系统的安全运行水平, 以及常规电源的利用效率, 结合了锅炉对负荷需求响应快, 以及汽轮机随主蒸汽压力变化平稳的优点, 提出了一种负荷跟踪型的机炉协调控制方式, 并加入了基于模糊PID(proportional-integral-derivative, 比例-积分-微分)算法控制的智能时间常数补偿环节. 该环节能在负荷变化较大、需要利用锅炉蓄热时发挥作用. 仿真实验结果表明, 与常规PID 控制的协调系统相比, 模糊PID 控制能够得到更佳的动态性能参数和控制效果.     

用简化模糊规则数的方法设计模糊PID控制系统

在对常规模糊控制器和PID控制器研究的基础上,提出了一种最简单的模糊PID控制系统。该系统基于T S模型,借助于线性系统理论解决非线性系统设计中的问题,用2个二维的模糊控制器或二维模糊控制器加上积分环节来替代三维模糊PID控制系统,大大简化了模糊PID控制系统的设计。仿真结果表明,这种模糊PID控制系统结构简单,规则数少,稳定性高。     

柔性喷雾机底盘电液作动器的模糊PID控制

【目的】为了满足复杂农林环境下植保喷雾作业需求,需要解决喷雾机底盘电液作动器采用传统PID(proportional integral differential)控制器控制参数难以自适应调整,以及模糊PID混合控制器难以制定切换策略的难题。【方法】建立了电液作动器系统的几何模型、数学模型和物理模型,采用有限单元法对其进行了结构静力学分析和优化设计; 采用正开口三位四通电磁比例换向阀作为控制元件,设计了模糊PID控制器,并采用MATLAB/SIMULINK进行了控制器建模和仿真,比较了3种控制器的控制效果。【结果】将底盘两横轴直径分别增大10 mm,电液作动器液压缸和活塞杆直径分别增大5 mm,横轴和电液作动器的最大变形量分别减小到4.6 mm和1.1 mm,可满足底盘支撑强度要求; 采用模糊PID控制器控制电液作动器比其他两种控制器有更好的综合特性,其上升时间、调整时间、绝对累积误差和绝对时间累积误差在电液作动器上升运动和下降运动中的取值分别为0.099、0.251、0.013、0.005 s和0.088、0.267、0.009、0.013 s,模糊PID控制器的多项控制指标值均有较明显降低。【结论】模糊PID控制器用于喷雾机底盘电液作动器的位置跟踪控制有更高的控制精度和更快的响应速度。     

基于粒子群优化的船舶PID自动舵的改进

受生物免疫反馈过程的启发,利用模糊逻辑的适应性,提出一种模糊免疫PID控制策略,并以此对传统的PID型航向自动舵进行改进.用一种模糊控制器来模拟免疫系统中的反馈机理,以航行的经济性为目标,采用线性递减权值策略的全局PSO算法,对控制器进行参数优化.并对比2种采用免疫PID控制器的系统组成方案,指明适用于船舶航向控制的控制系统形式.实验仿真结果表明:该控制器能很好地根据船舶动态特性的变化,自动地进行适应性免疫调节,具有跟踪速度快、航向控制超调小以及抗扰性强等优点.     

基于uCOS-II的模糊自适应温度控制系统设计

针对车间温度控制系统具有非线性、滞后性和时变性等特点,提出了一种改进型的模糊自适应PID控制器。该控制器通过在线调整学习速率因子和PID参数增量,并结合积分分离思路,实现PID参数的自适应调节。仿真结果表明该控制器优于传统PID控制和传统模糊自适应PID控制。控制系统采用PIC24F作为主控芯片,结合操作系统uCOS-II的实时性、可靠性以及模糊自适应控制的非线性、时变性等特点,通过实验成功的实现对温度准确控制。     

船用锅炉水位模糊免疫自适应PID控制器及仿真

在常规PID控制器的基础上,结合生物免疫反馈机理,引入免疫PID控制算法,进而基于模糊控制理论,设计出一种模糊免疫自适应PID控制器.其中,用模糊免疫反馈P控制器在线整定PID控制器的比例增益,用模糊控制器调整PID控制器的积分时间常数和微分时间常数.并将此控制器应用到船用锅炉水位控制系统中.仿真结果表明,控制器具有很好的快速响应特性和较高的鲁棒性.     

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。     

遗传算法优化的无刷直流电机模糊PID控制器设计

设计一种基于遗传算法优化的模糊PID(比例-积分-微分)控制器GFPC（genetic algorithm based fuzzy PID controller）, 以提高无刷直流电机的工作稳定性. GFPC通过模糊控制器整定PID的比例、积分和微分系数, 并采用改进的遗传算法对模糊控制器的隶属度函数和模糊规则进行优化, 以改善无刷直流电机的控制效果. 通过对比实验对该方法进行测试, 结果表明, GFPC具有更好的稳态性能和动态品质, 且自适应能力与鲁棒性更强.     

两辊压延机厚度模糊PID控制系统设计与仿真

将模糊控制器和PID控制器相结合,建立了压延厚度模糊PID自动控制系统,把模糊控制技术应用于厚度控制系统中,解决了PID控制系统调节过慢或容易超调等问题.MATLAB仿真实验结果表明,该系统响应速度快、稳态误差小,控制性能比PID控制有了很大提高.     

遗传算法优化的无刷直流电机模糊PID控制器设计

设计一种基于遗传算法优化的模糊PID(比例-积分-微分)控制器GFPC（genetic algorithm based fuzzy PID controller）, 以提高无刷直流电机的工作稳定性. GFPC通过模糊控制器整定PID的比例、积分和微分系数, 并采用改进的遗传算法对模糊控制器的隶属度函数和模糊规则进行优化, 以改善无刷直流电机的控制效果. 通过对比实验对该方法进行测试, 结果表明, GFPC具有更好的稳态性能和动态品质, 且自适应能力与鲁棒性更强.     

基于变论域模糊PID的航空转台控制系统研究

航空转台是进行地面仿真的关键设备,其控制系统的随动性对地面仿真结果有很大影响。围绕航空转台的控制结构和算法策略,提出使用粒子群优化算法迭代寻优以保证论域最佳的变论域模糊比例积分微分(proportion integral differential,PID)控制策略。以MATLAB作为仿真环境,分析本文所提算法策略的优化效果,仿真结果表明该控制策略相较于常规PID的时间乘绝对误差积分准则(ITAE)指标有显著提升。搭建以可编程多轴运动控制卡(programmable multi-axes controller,PMAC)控制器为核心的航空转台实物测试系统进行算法验证,实验结果表明,基于变论域模糊 PID的航空转台控制系统可使航空转台的控制精度得以显著提升,超调量更小,调节时间更短,同时具备实用性,极大地提高了航空转台控制系统的随动性。