轮对标定试验台先进PID压力控制的研究和应用

测力轮对标定试验台主要功能在于垂、横和纵三个方向液压加载力的实现,由于液压系统的非线性、其它方向力和机械结构带来的扰动性,严重影响液压加载过程。在常规PID控制算法的基础之上,综合了积分分离PID控制算法和不完全微分PID控制算法这两种改进PID控制算法,并将改进后的控制算法应用在测力轮对标定试验台的液压加载系统中。试验结果表明,该控制算法能够改善系统的动态性能和稳态精度,同时对于减少超调量、加快响应速度都有很好的促进作用。     

电液伺服液压执行机构高精度位置伺服控制研究

鉴于电液伺服阀控机构在液压控制系统的重要性,其位置伺服系统动态复杂多变,传统的PID位置伺服控制算法无法满足控制要求,该文以液压阀控缸执行机构为例,提出了一种基于鲁棒滑模控制算法,提高了传统液压缸执行机构位置精度,使得系统具有较强的抗干扰能力。首先,对液压执行机构组成结构和系统原理进行阐述;然后根据原理图建立执行机构理论数学模型,并设计了鲁棒滑模控制器(SMC);最后,搭建液压执行机构实验平台,将滑模控制算法和传统PID控制算法进行位置控制实验,对比分析两者位置伺服控制响应速度和控制精度,实验结果表明本文设计的滑模控制算法的正确性和有效性,为今后液压执行机构位置控制上提供参考。     

模糊PI轧机位置闭环控制实验研究

基于模糊控制对模型要求不高的特点,提出一种利用模糊逻辑在线调整PI参数的模糊PI控制算法,并将该方法应用于冷带轧机液压缸位置控制实验中。实验结果表明,该方法能有效抑制超调,使系统响应速度较快,且系统的动态和静态特性得到明显改善。该方法还可应用于难建模并需快速响应的复杂系统。     

改进的PCR仪模糊PID温度控制算法

模糊控制算法的运算量和所占用内存与控制精度和动态响应之间总是一对矛盾体，本文就该应用性问题进行了研究。针对PCR仪温度控制系统，设计出一种按误差大小将其温控过程划分成三种控制域的方法，并给出了各控制域间带回滞的切换规则，在同样的精度要求下其控制算法所需要的内存和计算量分别是传统F-PID控制算法的0．4倍和0．25倍左右，即该控制算法在硬件条件不变情况下可以将精度提高F-PID控制算法的4倍左右。另外，系统的动态响应速度也将达到硬件所能达到的最大值且能很好地消除超调等动态误差。仿真试验证明了该方法的可行性。     

基于递归神经网络的数控伺服进给预测模糊控制器设计

为进一步改善数控机床伺服进给系统的动静态性能,针对该系统的非线性、参数不确定性及对实时性和无超调的要求,提出了用传统模糊控制策略,结合递归神经网络预报系统未来输出值的功能,根据当前时刻误差和预测误差变化值,预测下一时刻的控制输出和系统在未来时刻的误差。仿真结果表明,与常规模糊控制和经典的PID控制算法相比,预测模糊控制使超调减小,鲁棒性强,响应快,具有良好的稳态精度、动态响应和抗干扰能力。     

汽车非线性液压转向系统控制策略研究

在分析了汽车非线性液压转向系统工作原理的基础上,建立了液压转向系统的数学模型,设计了控制系统的模糊控制算法和模糊自适应PID控制算法。通过考虑汽车转向系统的各种非线性因素,在AMESim和Simulink中建立了与实际线控液压转向系统相吻合的联合仿真模型,通过仿真计算出油缸在不同控制策略下的响应速度。结果表明,在相同的输入信号下,模糊自适应PID控制与模糊控制相比,其响应速度大约提高了0.3 s,与无控制策略相比,其响应速度大约提高了1 s左右。     

喷嘴性能试验器压力模糊控制系统设计

喷嘴性能试验器工作压力是航空发动机喷嘴检测的关键控制参数,直接影响喷嘴流量与雾化角等参数的检测.设计了试验器的液压系统、计算机控制系统和图像采集处理系统.在压力控制中引入了模糊控制,响应速度较快,超调量较小,能保证系统的稳态精度,仿真效果和实际控制效果优于与模糊控制.     

内置式永磁同步电主轴模糊滑模联合矢量控制

针对内置式永磁同步电主轴驱动控制系统的特点,提出了最大转矩电流比控制策略以处理定子电流。最大转矩电流比控制策略的核心是采用牛顿迭代法对定子电流进行有效解耦,再利用闭环控制稳定跟踪实际数据,不断对定子电流进行改善,并建立模糊滑模联合控制模块,在提高系统的响应速度的同时优化系统的鲁棒性,抑制了系统的转矩波动,改善了系统输出性能。分析了滑模控制(Sliding mode control, SMC)与模糊控制的优缺点,提出模糊滑模联合控制。联合控制使系统升速的时间缩短了0.24 s,最大超调量减小为1.3 r/min,减小了系统升速时的波动,同时使得系统稳定运行期间的转矩波动低于1 r/min。试验结果表明联合控制不但具有滑模控制的快速响应能力以及较小超调量的优点,同时具有模糊控制在系统稳定运行期间有效抑制转矩波动的优点。     

基于自适应PID控制高频手术器的应用研究

提出一种基于自适应PID的高频手术器控制系统。在高频手术器系统切割和凝血过程中,须及时根据情况改变相应的功率输出给定值,传统的PID控制方法的动态响应速度和超调不能够满足高频手术器系统的需要。因此文章提出了自适应改变系统PID偏差大小的控制算法,实验结果表明该控制算法动态响应速度快,控制效果较好。     

高性能运动控制器的滑模变结构控制

采用经典PID控制算法的传统运动控制器在受到外部扰动或伺服系统结构参数发生变化时会使系统性能受到影响,运动控制器与数控系统之间低速的ISA总线通信也已无法满足控制器进行复杂的位置控制运算需要大量实时数据传输的要求,降低了运动控制器的控制性能。文章提出在运动控制系统中采用滑模控制算法,减少了外部干扰和系统内部参数变化对系统的影响,提高了系统的鲁棒性 此外,设计中采用PCI总线通信,使数据通信能力显著提高。采用该算法可以有效地克服系统结构参数变化和外部干扰对系统动态响应的影响,明显提高系统的响应速度,同时保持原来系统无超调的要求,使系统具有更好的动态性和较高的鲁棒性,提高了运动控制器的控制性能。     

基于在线自整定参数的智能温控器的研究

针对羰基合成反应装置中温度控制的特点,设计了温控器的硬件和软件部分;研究了与之相适应的控制算法,提出将模糊控制、PID控制及纯滞后控制算法有机地结合起来,使温控器在具有PID控制器动态跟踪品质和稳态精度的基础上,进一步实现控制的自适应性,发挥模糊控制鲁棒性强、动态响应好、上升时间快、超调小的特点.将研究的温控器应用于羰基合成反应过程的温控系统,取得了较好的控制效果.     

芯片级PCR仪温度模糊PID控制器设计与仿真

针对一款新型芯片级PCR仪温度智能控制系统,提出了一种基于模糊自整定PID控制算法实现该智能温度控制系统的温度快速跟踪及其控制。文中通过建立二输入三输出的自整定模糊控制器,并与经典PID控制器及其芯片级PCR仪温控系统结合起来,构建了芯片级PCR仪温度模糊PID控制系统仿真模型。仿真结果表明:模糊自整定PID控制器算法相对于普通的PID控制器算法,能大幅度地减小温度的超调量,有效实现芯片级PCR仪温度控制系统温度的精准控制,同时,该算法具有更强的鲁棒性,易于实现。     

Control of a permanent magnet synchronous motor with a fuzzy sliding-mode controller

This paper is concerned with the topics in the speed control of a permanent magnet synchronous motor (PMSM). First, the vector control scheme in the synchronously rotating reference frame is used to formulate the PMSM model as the system plant. Then, the modern control theory using a sliding mode with fuzzy controller is presented to design the corresponding closed-loop system and Matlab/Simulink software is used for computer simulation. The original PMSM is stable, sluggish with large overshoot deficiency. It can be shown that the proposed fuzzy sliding-mode controller not only can delete the overshoot problem and achieve very good tracking performance without zero steady-state errors, but can also obtain good robustness to system parameter uncertainty. This proposed fuzzy-sliding mode controller for PMSM can be applied to the positioning control of the robot arms to suppress unnecessary vibrations. For assembly lines, this proposed controller can be used to obtain fast tracking ability, less steady-state errors, and robustness for different velocity movements.     

基于 GA-模糊 RBF 的发电机组滑模自抗扰控制

针对燃煤发电机组风烟系统大惯性、大滞后、参数不稳定等特点，提出一种基于发电机组的滑模自抗扰控制策略。选择模糊径向基函数(RBF)算法辨识模型，以梯度下降法和遗传算法分别对神经网络权值进行粗调和细调，通过扩张状态观测器估计系统内外部扰动，将非线性状态误差反馈控制律与滑模控制策略相结合以克服系统惯性、滞后和扰动的问题，并设计Lyapunov函数验证控制系统稳定性。仿真结果表明，滑模自抗扰控制与串级比例-积分-微分(PID)控制、滑模控制和自抗扰控制相比，在模型适配的情况下，所设计的控制策略在38 s达到设定值，无超调量；当向系统施加20%的反向阶跃干扰时，系统调节时间为39.5 s,超调量为3.4%。在模型失配情况下的调节时间为43.2 s,无超调量；当向系统施加20%的反向阶跃干扰时，系统调节时间为46.4 s,超调量为3.87%。工程应用结果表明，一次风量控制偏差在±10 000 m³/h以内，相比串级PID控制策略波动范围降低21%,系统抗干扰能力和鲁棒性得到有效提升。     

一类切换模糊PID控制器设计及其仿真

提出了一类高动态性能切换模糊PID控制器设计方法.通过对传统PID控制中比例控制和微分控制作用的分析,结合模糊PID控制器鲁棒性能和自适应性好的优点,设计了一类新的模糊控制器.由于该类控制器先后经历比例控制,微分控制和模糊PID控制的切换,使被控系统不仅具有一般模糊PID控制器的所具有的良好的鲁棒性能和自适应性,而且与一般模糊控制器相比具有更小的超调量和调节时间,是一类动态性能良好的控制器.最后将该控制器应用于一伺服系统进行仿真对比,并给出了Simulink仿真框图.仿真结果说明了该控制器的优越性.     

基于遗传算法的芦苇笋采收机模糊PID控制策略研究

芦苇笋采收机在工作时需人工实时操纵输出电压来适应负载力矩的变化,为提高采收效率和降低操作难度,提出了一种基于遗传算法的模糊控制PID算法以实现芦苇笋采摘装置同步带转速的智能控制。通过分析芦苇笋采摘装置的工作原理,建立了控制电压和负载力矩输入和液压马达输出轴角速度输出的状态方程数学模型;利用MATLAB/Simulink软件设计通过遗传算法优化隶属度函数和模糊规则的Mamdani模糊PID控制器,对液压马达的状态方程进行仿真。结果表明：采用遗传算法优化的模糊PID控制器相较于普通PID控制器和模糊控制器能够对输入信号更迅速地做出响应,且上升过程平稳无超调,有较强的抗干扰能力,鲁棒性较强,满足对芦苇笋采收机工作过程的简化操作和提高效率的控制要求。     

基于PID控制的矿井水处理自动投药系统仿真研究

把PID控制和模糊控制相结合,用串级模糊自整定PID控制器实现了矿井水处理自动投药控制。并用MATLAB/Simulink软件进行串级模糊自整定PID控制的仿真分析。分析结果表明:在矿井水处理自动投药控制过程中,利用串级模糊自整定PID控制可以达到调节时间短、超调小、调节迅速的目的,提高了系统的控制精度和稳定性,改善了整个系统的动态品质。     

Finite-time sliding mode controller for perturbed second-order systems

This paper presents a novel finite-time sliding mode controller applied to perturbed second order systems. The proposed scheme employs a disturbance observer that can identify growing in time disturbances. Then, the observer is combined with a sliding mode controller to achieve finite-time stabilization of the second-order system. The convergence of the observer as well as the finite-time stability of the closed-loop system is theoretically demonstrated. Besides, it is also shown that the finite-time convergence properties of a given controller can be enhanced when using a compensation term based on the disturbance observer. The proposed controller is compared with a twisting algorithm and a finite-time sliding mode controller with disturbance estimation. Also, a conventional proportional integral derivative (PID) controller is combined with the proposed disturbance observer in a trajectory tracking task. Numerical simulations indicate that the proposed controller attains finite-time stabilization of the second order system by requiring a less amount of power than that demanded by the other control schemes and without being affected by the peaking phenomenon. Besides, the performance of the PID technique is enhanced by applying the proposed control methodology.     

高速开关阀控气动位置伺服系统的模糊自适应PID控制

为实现高速开关阀控气动位置伺服系统的精确控制,以4个高速开关阀控制气缸的结构作为研究对象,提出一种模糊自适应PID算法以提高其控制精度.介绍了系统的结构与工作原理,并在此基础上建立系统数学模型.针对常规PID控制器难以适应多工况位置跟踪的问题,利用模糊控制原理对PID控制器的参数进行在线调整,以满足系统控制过程中对于参...     

基于模糊BP网络的自适应PID控制

针对经典PID控制的参数不能在线调整的缺陷,提出了一种基于模糊BP神经网络的PID控制算法,采用模糊规则自动地调节BP神经网络训练过程的学习参数,利用神经网络较强的学习能力和模糊控制在模型未知或不精确前提下的控制能力,将其应用到PID控制中[1],实现了PID控制参数的在线调整和优化,并对其在非线性离散系统中的应用进行了仿真。实验结果表明该算法性能优良,加快了系统响应速度,减少了超调量,适用于纯滞后非线性系统。