基于自适应输出反馈的船舶航向控制

针对复杂海情下的航向跟踪问题,提出基于神经网络的自适应输出反馈控制方法.利用Lyapunov稳定性理论,证明了该控制设计方法的稳定性.为克服航向角速度难以测量的问题,应用线性观测器进行状态估计,并结合神经网络拟合了复杂海况下的水动力不确定参数.为增强控制器的鲁棒性,对所设计的控制器进行了重新修正,使其具有更好的抗干扰能力.以一艘货船为例,进行了航向在10°和—10°间连续改变的仿真实验,结果表明设计的控制器具有船舶操纵的良好动态性能,且具有无超调、鲁棒性强的优点.     

基于RBF-PID控制的直流调速系统仿真

针对工程设计中PI控制直流调速系统启动时转速必然超调、自适应性差等问题,在分析双闭环直流调速系统数学模型的基础上,确定了系统的控制策略,并设计了一个RBF-PID控制器。利用RBF网络的自学习能力实时调节PID控制器参数,最终实现系统转速的调节。仿真测试表明:与工程设计的PI控制相比,采用RBF-PID控制的直流调速系统超调量小、动静态性能好、抗扰性能优、鲁棒性强。     

内模控制在直流调速系统中的应用

双闭环直流调速系统的速度调节器采用常规的比例积分（PI）调节器时，起动时必然存在转速超调。文章根据内模控制（IMC）原理，设计了一种内模控制器以及它的实现电路，并将其应用于直流调速系统，取代常规的速度调节器，成功地解决了转速超调问题。实验结果表明，内模控制器能使系统获得优良的动态性能和稳态性能，而且设计方法简单。控制器容易实现。     

静液驱动履带车辆行驶控制策略研究

为提高静液驱动履带车辆行驶控制性能,设计了基于马达转速调节的车辆行驶控制策略,并采用线性自抗扰控制算法调节马达输出转速。首先建立了静液驱动系统流体动力学模型,获得以马达转速为输出的系统传递函数;然后基于履带车辆行驶动力学和运动学原理建立了以两侧马达目标转速为控制量的车辆数学模型;在此基础上根据静液驱动系统特点制定整车行驶控制策略并设计线性自抗扰控制器,对马达转速进行闭环控制;最后在MATLAB/Simulink中进行仿真分析,验证了车辆行驶控制策略的有效性。结果表明：线性自抗扰控制算法在不同工况下可有效控制车辆完成稳定的直线、转向行驶,与经典PID控制算法相比,具有响应速度快、无超调和抗干扰能力强的优点。     

电动汽车永磁无刷直流电机 控制器设计

对某四轮独立驱动电动汽车轮毂电机进行研究,设计一种永磁无刷直流电机控制器.以STM32F103RBT6芯片为基础,对电机驱动电路、采样电路和保护电路分别进行硬件设计与分析;同时,采用模块化软件设计方案,对该控制器的软件系统进行升级.实验验证表明:所设计的电机控制器能使电机响应迅速、转速稳定、无超调,且电动车动力输出性能良好.     

采用支持向量机的非对称阀控液压缸模型预测控制

针对非对称阀控液压缸位置控制中出现超调与由阀芯换向引起的压力冲击问题,设计了基于支持向量机与序列二次规划算法的非线性模型预测控制器。采用支持向量机拟合控制信号与活塞速度的关系得到系统的近似模型,使用序列二次规划算法求解获取控制器输出;通过增加输出约束以及满足输入约束实现每次控制过程中阀芯不换向、活塞快速到达目标位置并且无超调。数值仿真结果表明:在相对位置误差信号大于8%时,控制器输出的控制信号始终大于最大控制信号的90%,有效缩短了系统的响应时间;在保证活塞位置无超调、阀芯不换向的条件下,实现了精确位置控制,稳态误差小于0.02%。所提算法实现了多约束条件下非对称阀控液压缸系统的无超调快速控制,具有一定的理论和工程价值。     

球杆系统的阻尼自适应抗扰控制

为了提高球杆系统的稳定性和抗扰性能,设计一种阻尼自适应抗扰控制策略.首先,分析球杆系统的非线性动力学过程,并在平衡点附近建立用于控制策略设计的线性模型.然后,在线性自抗扰控制(LADRC)基础上,提出一种阻尼自适应抗扰控制策略,可以克服不稳定对象的闭环振荡,提升抗扰性能.最后,通过仿真和实验,对阻尼自适应抗扰控制与LADRC的控制效果进行比较.结果表明:相较于LADRC,文中方法的震荡超调、调节时间和抗扰性能等指标更加优异,文中方法具有优越性和有效性.     

基于广义 Gronwall-Bellman 引理的小型涡扇发动机过渡态控制

针对航空发动机强非线性的特点,将非线性控制理论应用于小型涡扇发动机过渡态控制。基于非线性模型,应用广义Gronwall-Bellman引理设计给定转速跟踪器,该过渡态控制器可在一定范围的转速切换指令下,通过对控制器参数的选取来调节跟踪误差范数边界,使得闭环系统以指数收敛到新平衡状态。应用Lyapunov稳定性定理对该控制器的性能进行验证,在理论上证明了该非线性设计方法的有效性;并以DGEN380发动机为仿真研究对象,对上述控制器进行数值仿真。仿真结果表明设计的发动机过渡态转速跟踪器能满足航空发动机控制系统的动态性能指标,实现了基于非线性模型的简单加速控制,仿真结果验证了该设计方法的有效性。     

基于观测器和全局收缩映射的设定点控制

在没有速度测量和重力无法精确补偿条件下,研究了并联机器人的设定点控制。利用线性观测器理论对速度信号进行观测,设计了带有速度近似的比例拟微分(PD-proportion pseudo derivative) 有偏标称重力补偿的设定点控制方法。该控制器只能得到全局有偏稳定的控制结果。借助全局收缩映射定理,定义了参数修正算法,利用系统静差对观测器参数进行在线地重复修正,得到全局渐进稳定的控制效果。该观测器不需要系统模型,控制器-观测器结构简单,易于实用。对六自由度并行机器人的仿真实验表明:选择不同的设计参数可以获得不同收敛速度和输出震颤,但都能够确保系统输出收敛到标称点。     

改进的加热过程模糊自调整PID算法及仿真分析

为解决工业控制中大惯性、纯滞后、参数时变的非线性受控对象难于控制的问题,提出一种改进的控制算法.该算法采用1个单输入3输出的模糊控制器结构代替3个单输入单输出模糊控制器结构,通过Mam-dani模糊推理运算自调整PID(Proportional Integral Derivative)参数,并结合Smith预估补偿控制作用,优化系统动态响应指标,改善了控制器性能.将其应用于注塑机加热过程的温度控制中,并与常规PID控制器和Smith预估PID控制器比较.仿真结果表明,该控制器各项性能均好于其他两种控制器,调节时间为420 s,超调量和稳态误差均为0,具有抗干扰性强和鲁棒性好等优点,为进一步改善注塑机加热过程的实际控制性能提供了理论依据.     

一种线性自抗扰控制器参数自整定方法

针对线性自抗扰控制器参数难于整定的问题,提出了一种基于动态响应过程时序数据挖掘的参数自整定算法. 算法以线性自抗扰控制器中线性误差反馈律的两个增益信号回路的动态响应为参数调整对象,通过改进变收缩系数的随机搜索算法进行参数整定,记录动态响应过程数据,基于关联关系挖掘得到控制参数调整策略应用于线性自抗扰控制器的参数自整定. 为验证本文提出的参数自整定方法的实际效果,以液压自动位置控制系统为控制对象,分别采用阶跃响应仿真和Monte Carlo实验进行对比研究. 结果表明,基于数据挖掘参数自整定的线性自抗扰控制器动态响应较好,鲁棒性较强,改进了变收缩系数随机搜索算法调整时间较长以及传统线性自抗扰控制器超调较大的缺点,是一种具有实用性的线性自抗扰控制器参数自整定方法.     

胎面重量控制系统的CPSO优化Smith预估线性自抗扰策略

针对轮胎行业橡胶复合挤出线重量控制系统过程机理复杂、扰动过多且难以测量等问题,设计了一种史密斯预估与线性自抗扰控制(Smith prediction-linear active disturbance rejection control, Smith-LADRC)相结合的控制方式以实现对胎面重量的稳定控制。建立仿真模型与比例-积分-微分(proportional-integral-differential, PID)、LADRC、Smith-PID进行控制效果对比以验证其优势,同时针对此控制器调参困难引入混沌粒子群算法(chaotic particle swarm optimization, CPSO)进行参数整定。经实验结果表明：Smith-LADRC相较于上述3种控制方法能够使系统具有较好的抗干扰性和鲁棒性;采用CPSO算法寻优后,相比于粒子群算法(particle swarm optimization, PSO),可以很好地达到控制目的,系统输出响应快速性均得到提高,相比手动调节能更好地对系统输出进行控制,同时节省参数调节时间,提高控制效率。     

基于可编程控制器的槟榔包装控制系统设计

为解决槟榔自动包装机封口装置存在封口不牢固、包材烧穿等问题,设计了一种基于PLC技术的槟榔自动包装机封口装置控制系统,以实现槟榔包装的稳定性。介绍封口装置工艺以及控制系统结构,包括PLC、温度传感器、位置传感器、温度控制模块、伺服电机等。封口装置中温度为主要研究对象,同时为弥补传统PID控制的不足,改善传统LADRC控制参数整定困难等问题,提出一种粒子群优化改进型线性自抗扰温度控制器,以提高封口装置温度控制的鲁棒性和抗扰性。最后进行仿真和实验研究。结果表明：与传统PID以及ADRC控制器相比,加入PSO算法优化后的改进型LADRC方法,可以使系统输出响应、快速性增强,调节时间变短,封口装置实际包装温度误差<0.4°C。可见所述封口装置系统有效提高温度控制精度,一定程度上提升了槟榔自动包装机的生产效率。     

基于模糊神经网络自适应控制研究

为了改善模糊神经网络控制系统的收敛速度,提出一种模糊神经网络自适应控制方案,在传统控制结构的基础上增加系统输出反馈网络,一方面使得控制量包含更多的系统动态信息,另一方面,也不至于增加模糊神经网络控制器的复杂度。仿真结果显示此种结构能够加快控制系统的收敛速度。     

基于DDPG算法的风力发电机变桨距控制研究

风电机组模型的不确定性以及风速等外部干扰严重影响风电机组输出功率的稳定性,基于准确风机参数的传统控制策略难以满足系统控制需求。因此,本文提出一种基于DDPG算法的风机变桨距控制器。借助强化学习仅需与环境交互无需建模的优势,以风机模型为训练环境,功率为奖励目标,变桨角度为输出,采用深度神经网络搭建Actor-Critic单元,训练最优变桨策略。采用阶跃、低湍流、高湍流三种典型风况对算法进行检测。仿真结果表明,不同风况下基于DDPG算法控制器的控制精度、超调量、调节时间等性能均优于传统比例-积分-微分控制器效果。     

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.     

基于动态矩阵的永磁同步直线电机速度控制

为了改善直线电机的动态响应性能,提高电机控制系统的鲁棒性,使电机稳定运行,基于预测控制理论,设计了适用于直线电机速度环控制的动态矩阵控制器,将传统的直线电机三闭环控制系统中的速度环PID控制器替换为动态矩阵控制器,并分别搭建基于PID速度控制器和动态矩阵速度控制器的永磁同步直线电机三闭环仿真模型,在此基础上给控制系统施加阶跃信号,并进行突加负载和突减负载的仿真,将2种控制器控制下的系统响应结果进行对比。仿真结果表明,当速度环采用动态矩阵控制后电机的响应速度更快,超调更小,使电机速度更快达到稳定。改进后的速度环控制器提高了直线电机控制系统的鲁棒性,改善了直线电机的动态响应性能,提高了控制系统的抗扰动能力,有利于电机在负载变化较大的情况下运行。