基于自组织调整因子的模糊PID控制器设计

实际工业过程往往是非线性、时变性、其结构参数不确定的系统。提出一种基于自组织调整因子的模糊PID控制器：采用归一化加速度参量来反映系统响应的快慢,引入变论域思想,构建模糊PID控制器的自组织调整机构。该机构根据系统输入输出误差,以归一化加速度参量在线辨识系统运行的不同阶段,动态调整模糊PID控制器的量化因子和比例因子,以改变模糊PID控制器输入输出变量与模糊子集的映射关系,使论域产生伸缩变化,以调节控制器的微分、积分控制作用。仿真结果表明：该自适应模糊PID控制器具有较大的动态调节范围,其动静态性能、鲁棒性、抗干扰能力均优于PID和常规模糊PID控制器。     

两类模糊PID控制器的等价性分析

变论域与变分布模糊PID控制器是两类不同的自适应模糊控制器 ,分别通过调整转换因子与隶属函数分布对模糊控制器的性能进行调节。利用模糊控制器结构分析方法对这两类模糊PID控制器的本质进行了深入分析。通过分析可以得出结论 ,在一定条件下这两类模糊PID控制器在性能调节方面是等价的。此结论将对这两种模糊PID控制器的应用提供参考     

基于模糊PID控制的导引头角跟踪系统

根据导引头角跟踪系统的工作原理建立了数学模型,并针对这套系统设计了一种模糊PID的控制方法,从而改善了整个系统的控制效果。仿真结果表明,模糊PID控制器在稳定时间、稳态精度上均比传统PID控制器有较大的改进。     

潜艇深度模糊控制及仿真研究

根据潜艇操纵控制过程非线性、慢时变的特点,本文在潜艇深度垂直面运动方程的基础上设计了一个带模糊积分环节的潜艇深度模糊控制器,仿真结果表明,模糊控制器不仅能较好的实现深度保持,对舵机的损耗也比传统的PID控制小,并且,带模糊积分的潜艇深度控制器比PID控制具有更好的稳态精度。     

智能PID控制在电石炉电极调节系统中的应用

针对三相电极电流耦合的电石炉系统,设计出一种智能PID控制器。该控制器首先采用实数编码的遗传算法优化PID控制器的参数,得到一组参数的最优值。然后以此最优值作为PID参数的初始值,结合积分分离的原则设计出一种模糊解耦推理规则对PID参数进行实时整定,以确保系统的响应具有最优的动态和稳态性能。对比仿真试验的结果表明,与常规的PID控制器相比,这种智能PID控制器用于电石炉控制系统可达到良好的动、静态性能和鲁棒性。     

空调房间温度预估模糊PID控制器的研究

针对中央空调房间温度被控对象的大滞后大惯性,设计了具有Smith预估的模糊自整定PID控制器。建立中央空调房间温度控制系统的数学模型,介绍预估模糊PID控制器结构,以及模糊控制规则的生成方法,并且对该控制方案进行了数字仿真。仿真结果表明:该方法调节精度较高,调节迅速,超调小,具有一定的可行性。     

新型变论域模糊控制器在交通信号控制中的应用

在双模糊控制器协调控制交通信号的基础上,针对模糊控制中论域范围选择和隶属度函数在论域中合理分布的难题,改善通过函数模型获得输入输出变论域伸缩因子的方法,提出一种采用模糊推理来替代函数模型,根据输入输出量的大小来相应改变模糊控制器的输入输出变量的论域范围的新算法。仿真结果表明,与传统的基于函数模型的变论域模糊控制器相比较,此方法避免了基于函数模型的变论域模糊控制器的函数系数和模型参数选择上的困难,更加方便地实现了控制器自调整和自适应,并大大减小了车辆平均延误时间,为车队更顺畅地通过交叉路口提供了保证。     

近空间飞行器直接自适应变论域模糊滑模控制

考虑一类非线性不确定系统的直接自适应变论域模糊滑模控制问题。根据跟踪误差在线调整伸缩因子,使变论域模糊系统一致逼近被控对象中的非线性部分。通过引入鲁棒自适应控制器,消除了模糊建模误差,提高了系统的动态性能。给出了系统自适应参数的调整律,并基于Lyapunov理论证明了闭环系统一致稳定。最后,将该算法用于近空间飞行器(near space vehicle, NSV)姿态控制系统的设计,仿真结果表明了该算法的有效性。     

基于神经网络的高速无人艇模糊PID控制

针对采用喷水推进器的高速无人艇具有强非线性,传统控制手段难以快速精确控制的问题,提出以神经网络作为辨识器,并采用模糊控制器对其进行控制的方法。运用MATLAB软件建立系统模型,并进行模糊PID控制器设计,通过对系统仿真,结果证明运用神经网络和模糊PID控制器能够精确实时地实现无人艇控制。     

基于模糊/PID控制的渠道运行系统设计和仿真

将传统控制方法与模糊控制理论相结合,利用MATLAB模糊逻辑工具箱设计了一种模糊/PID控制器,用于渠道运行系统的控制,并利用SIMULINK建立了渠道运行的仿真模型,实现了对系统的仿真.结果表明,模糊/PID控制集PID控制与模糊控制的优点于一体,使系统在保持良好的稳态性能的同时,又获得了良好的动态性能.     

临近空间高超声速飞行器匹配化滑模姿态控制

针对临近空间高超声速飞行器非匹配不确定性姿态控制问题,提出一种新型匹配化滑模姿态控制系统设计方法。首先将含有非匹配不确定性的模型进行匹配化变换,得到匹配的不确定性模型。采用扩张干扰观测器估计不确定项,用来补偿系统输出量的微分。其次,基于干扰观测器及频域滤波器设计了一种渐近收敛的复合微分器,用来获取系统输出的一阶导数。在此基础上,采用变结构控制方法,提出了一种匹配化滑模姿态控制方法。最后,通过数字仿真验证了该方法的有效性,并与反步法进行了对比,对比结果表明本文的方法具有更好的快速性及鲁棒性。     

自主空中加油输油阶段无人机建模与控制

针对自主空中加油输油阶段无人机位置保持控制问题,将无人机分为飞机本体和油箱两部分,利用变质量系统理论建立了无人机非线性方程,解决了常规模型无法反映出无人机重量、重心变化的问题。控制律设计方面,通过将变化的油箱转化为外界干扰,提出了基于干扰观测器控制（disturbance observer based control, DOBC）的复合控制结构。复合控制器由位置保持控制器和干扰观测器组成,位置保持控制器采用带积分的线性二次型方法,干扰观测器由比例积分观测器和补偿单元构成,并证明了复合控制器的稳定性。仿真结果表明,将该控制器应用于某型高空无人机非线性模型,可有效减小输油过程带来的影响,实现了输油阶段的位置保持控制。     

非线性系统基于HM模型的变结构控制

对非线性系统的稳定控制问题进行了研究，基于HM模型对非线性系统进行描述，并将全局HM模型表示成含不确定项的形式，在满足匹配条件下，采用稳定性理论设计出确保HM模型全局渐近稳定的滑模变结构控制器，用一级倒立摆进行仿真验证，控制器结构简单，只用较少的模糊规则，就能得到满意的控制效果，成功地将变结构控制应用于非线性系统，有推广应用价值。     

一种三相并联有源滤波器的仿真研究

针对广泛使用的非线性负载产生谐波和导致功率因数较低的问题，在建立三相并联型有源电力滤波器数学模型的基础上，把滑模变结构控制和模糊控制趋近律相结合，设计了一种基于模糊滑模变结构控制策略、用于抑制电网谐波、提高负戴功率因数的三相并联型有源电力滤波器。模糊滑模变结构控制方案不仅消除了滑模变结构控制固有的高频颤动现象，对模型不确定性和外部干扰具有较强的鲁棒性，而且改善了系统到达段的品质，同时跟踪误差可收敛到零的一个邻域内。通过仿真对该控制模型进行了验证，结果表明，方案切实可行，系统具有良好的动静态性能。     

车辆弯道变速行驶时的纵横向耦合控制研究

车辆弯道变速行驶时，纵横向运动存在强烈的动力学耦合效应，通过纵向和横向单独控制很难取得比较理想的控制效果。为了实现复杂工况下车辆自动跟踪控制，建立了纵横向耦合车辆模型，主要包括整车模型、传动系统模型和轮胎模型，根据滑模控制以及动态表面控制理论，研究了车辆在弯道变速行．驶工况的动力学藕合控制问题，提出了一种基于滑模和动态表面控制的纵横向耦合组合控制器，仿真结果表明该耦合控制器具有较强的鲁棒性，其纵横向跟踪性能优于无耦合补偿的控制器。     

直接力导弹的模型参考自适应滑模控制器设计

针对导弹直接力/气动力复合控制的特点,提出了一种基于参考模型的自适应滑模控制方案.该设计方法针对系统所存在的不确定性,在滑模控制中引入了自适应参数调节律和模糊控制规则,采用自适应律逼近模型摄动和外界干扰的上界,采用模糊调节律有效减弱了一般变结构控制系统的抖颤问题,既进一步增强了系统的鲁棒性,又提高了自适应参数收敛过程中的跟踪精度.仿真结果表明,所提出的控制方案对机动指令具有较好的跟踪效果,适用于直接力/气动力复合控制导弹的控制系统设计.     

扩散炉基于Laguerre函数模型自适应预测控制

主要报告了扩散炉采用Laguerre函数模型自适应预测控制的结果 ,并对这种自适应控制的原理及其算法作了简要概述。基于Laguerre函数模型自适应预测控制系统对扰动和对象参数、结构的变化及非线性具有较强的适应能力。在扩散炉控制中的应用结果表明 ,即使在出现强扰动的场合 ,该系统也具有良好的控制品质     

电弧炉电极调节系统的离散时间自适应控制研究

讨论了电弧炉电极调节系统的离散时间自适应控制问题。首先将电弧炉主电路的电弧弧长与电弧电流的非线性函数关系用分段线性函数表示,得出了电弧炉电极调节系统分段线性化的数学模型。在此基础上进行了电弧炉电极调节自适应控制系统的设计,推导出了递推的离散时间模型参考自适应律。仿真研究表明自适应控制系统具有良好的跟踪特性,并能够有效地抑制抖动,其性能明显优于PID控制系统,以上研究为新型电极控制系统的研制提供了新的方法。     

基于T-S模型的自适应多变量模糊预测控制

针对多变量非线性系统的控制问题,提出了一种具有良好控制效果的模糊预测控制方法。首先采用快速聚类法和递推最小二乘法辨识得到非线性系统的T-S模型,然后对系统进行线性化,并基于线性化的模型设计模糊广义预测控制器并对非线性对象进行在线自适应控制。对一个带时延的强耦合二变量非线性对象进行仿真,结果表明对于具有时变性的非线性系统,该方法具有很好的控制效果。     

一种旋转调制惯导系统的复合旋转控制算法

首先分析了旋转平台控制误差对惯导系统(inertial navigation system, INS)调制效果的影响;然后建立了旋转平台的数学模型,结合旋转调制误差抑制效果对控制性能的要求,提出了一种自抗扰和滑模变结构相结合的复合旋转控制方法,该方法充分利用了滑模变结构控制快速减小误差的优势和自抗扰控制的精确估计能力,并设计了融合策略。仿真和实验结果表明,相比于传统PID控制方法,本文方法减小了旋转平台转速控制误差,且使反向角度超调误差和调节时间都减小了50%以上,提高了旋转调制惯导系统的性能。