带有内部转子的自主水下航行器的跟踪控制

研究了水平面内自主水下航行器(AUV)的轨迹跟踪控制问题。AUV由主推进器和一个内部转子驱动,可视为欠驱动系统。建立了带有外界扰动及模型不确定性的系统数学模型。为了对侧向运动和偏航运动进行解耦,采用了一种坐标转换。基于Lyapunov直接法,针对转换后的模型设计了一种跟踪控制律以使得位置跟踪误差收敛于零点左右的一个球域内。考虑到电机控制系统中的干扰和误差,对转子电机进行了控制设计以实现系统跟踪误差的全局镇定。仿真结果表明控制律对建模误差具有一定的鲁棒性。     

高频响下音圈电机迟滞特性的建模与控制

优化数控机床给进定位精度问题,音圈电机(Voice Coil Motor,VCM)在高频、高速、高加速情况下,存在的迟滞特性影响系统的性能特性.为了实现青圈电机的精确定位控制,提出了音圈电机复杂迟滞神经网络动态逆模型的控制方法.首先,建立了音圈电机复杂迟滞神经网络动态模型,根据迟滞的特性求出了音圈电机复杂迟滞神经网络动态逆模型,采用逆模型结合PD控制算法进行仿真.实验结果表明,系统最大跟踪误差减少到是1.6％,表明所提出的控制方法有效地消除了音圈电机复杂迟滞的影响,提高了音圈电机的控制定位精度.     

基于PID神经网络的多轮轮毂电机协调控制研究

多轮轮毂电机运行参数具有不确定性,因此难以精准计算电机协调控制量,所以设计基于PID神经网络的多轮轮毂电机协调控制方法。搭建多轮轮毂电机数学模型,在该模型下实时采集多轮轮毂电机转速、位置等运行参数,并计算电机协调控制量。装设PID神经网络协调控制器,利用PID神经网络算法生成协调控制指令,从转速、转矩等方面实现多轮轮毂电机的协调控制。测试结果表明,在所提方法的协调控制下,多轮轮毂电机在空载和负载工况下的转矩控制误差降低了21.25r/min和25.7r/min,转矩控制误差降低了6.55N·m和17.45N·m,电机运行平衡度有所提升,多轮轮毂电机协调控制效果更好。     

卡尔曼滤波结合空间分布模型的ZigBee水质监测方法研究

为了解决常规水产养殖过程中人工成本高、数据采集误差偏大的问题,并实现及时了解关键参数空间分布情况,达到为水产养殖提供决策信息的目的,设计了基于无线传感器网络的水产养殖水质参数监测系统,该系统采用ZigBee无线通信技术构建传感器网络,主要监测水温、pH值、DO三种水质参数指标,并利用MATLAB平台,将卡尔曼滤波算法与线性内插值法相结合,实现水质参数的优化与空间分布四维模型的构建。通过选取分布空间中不同点的参数数据与实际测量的数据比较,温度、pH值和DO平均相对偏差分别为3.18%、2.89%、1.59%。研究结果表明通过卡尔曼滤波优化与线性内插值法构建空间分布模型,能准确掌握养殖池整体水质参数动态变化的信息,对养殖池的水环境管理有一定的参考价值。     

基于MRAC 方法的直线电机的位置角度校正技术

分析了直线电机的位置角度误差对直线电机的输出电流的影响;为了消除直线电机的位置角度误差,作者在基于模型参考自适应控制方法的基础上设计了一套直线电机的位置角度校正系统.由于该校正系统中的位置角度误差补偿器采用不受位置角度影响的输入量对位置角度进行校正,所以可以在现有位置角度测量的基础上实现对位置角度的准确校正,为在现有直线电机和低精度光栅尺的情况下获得尽可能高的控制精度提供了保证.仿真和实验结果显示,采用位置角度校正后,直线电机可以实现对力矩电流的精确控制,而且位置角度误差能够被校正.     

基于广义坐标形式动力学的6-RUS并联机器人零力控制

针对6-RUS并联机器人的拖动示教零力控制问题,提出基于广义坐标形式动力学模型的解决方法。首先,引入动态摩擦模型,建立广义坐标形式的动力学模型;利用全局区域法获取电机在工作空间某位置的实际输出转矩,并采用Savitzky-Golay(SG)算法平滑噪声,分析机构自身噪声对转矩数据的影响。然后,结合6-RUS并联机器人动力学方程构建电机的期望输出转矩,补偿电机的期望转矩与实际转矩之间的误差,实时跟踪电机转矩实现零力控制。最后,在6-RUS并联机器人平台上进行实验。结果表明,在不同负载情况下,电机的预测与实际输出转矩之间误差均在8.25%以下;在完成相同示教过程中,本文方法所需的末端力矩仅为2.2 N·m,而基于重力矩与摩擦力矩补偿的零力控制方法为3.4 N·m,验证了本文零力控制法的有效性。与传统零力控制方法相比,该方法简化了动力学建模步骤,提高了构建期望电机转矩的效率,解决了机器人静止、启动、运动反向阶段期望电机转矩预测不精确的问题,同时实时补偿了转矩误差,使得机器人获得更好的拖动效果。     

三相异步电机制动方式瞬态过程仿真分析研究

为获取电机制动方式实现的约束条件及制动过程的瞬态特性分析,运用Matlab/Simulink仿真环境平台,应用基于d-q坐标下数学模型建立的电机仿真模型及Simulink工具箱中断路器、阻抗等工具搭建电机制动方式仿真控制模型.通过反复调节模型中模块参数,改变电源电压或负载大小、回路断开闭合的时间等,找到能耗制动、电源反接制动、倒拉反接制动、回馈制动控制回路最优参数,并能直观观察分析比较其制动过程中的定转子瞬态电流、速度及其制动转矩变化的暂态过程,由此确定电机性能为具体的工程案例应用提供实践依据,同时,建立的仿真模型方法也为电机控制运行及其它制动方式建模提供理论指导.     

基于微型编码器的电机LQG控制器设计方法

针对航空航天领域对电机伺服控制系统高精度和小体积的需求,提出并实现了一种基于微型编码器的电机伺服跟踪系统线性二次高斯控制器设计方法.分析了实际电机系统结构和编码器的典型误差并建立系统的噪声状态方程;设计了平稳卡尔曼滤波器,可以实现角位置、角速率和角加速度的最优估计;根据总体指标完成了线性二次高斯控制器设计并在Matlab/Simulink环境下建立了仿真模型并对其控制效果进行了预测;模拟实际工作环境搭建了实验测试系统对其跟踪性能进行了实测评估.仿真和实验结果表明:结合卡尔曼滤波的电机线性二次高斯控制器不但具有良好的跟踪性能,带宽可达24Hz,还能够有效地抑制噪声影响.     

直线电机模糊增量PID控制算法的研究

直线电机在当今的控制设备中应用越来越广泛.深入研究了直线电机原理,建立了电流、位移的双闭环伺服直线电机控制模型.在控制模型的位移控制模块中,采用了模糊增量PID控制算法来实现对位置调节器进行参数自整定、自适应的控制.用Matlab的Simulink工具进行仿真,结果表明,相比传统的PID控制和增量PID控制,在位移控制...     

灯丝绕线机机—电综合设计分析

本文以灯丝绕线机为实例,从机—电综合设计的角度出发,提出並分析回转与回转方向实现不同速度同步的微机控制直流电机—步进电机交联系统方案,提出实现误差指标的综合设计方法。     

Modeling of the relative humidity via functional networks and control of the temperature via classic controls for a bird incubator

The control of the relative humidity and the temperature is important for the birds to be born. It is not easy to control the relative humidity, but it is possible to obtain the measure of the relative humidity as a consequence of the control of the temperature in a bird incubator. In this article, (1) the mathematical model for the control of temperature in the bird incubator is presented, (2) a functional network to approximate the relative humidity behavior in the bird incubator is proposed, (3) a control for the temperature in the bird incubator is proposed, the error of the proportional control applied to the mathematical model of the temperature of the bird incubator is assured to be uniformly stable, (4) the comparison results of four classic control laws for the control of the temperature considering the proposed mathematical model of the temperature and the functional network to approximate the relative humidity behavior in the bird incubator are presented.     

基于文化遗传算法的水浴温度模糊控制器设计

水浴温度控制普遍存在滞后、超调、波动性大等特点,且难以建立精确的数学模型,一般采用模糊控制器实现对水浴温度的控制,但模糊控制规则具有较强的主观性,其控制性能往往达不到客观要求。研究遗传算法在模糊控制规则寻优上的应用,将其和文化算法相结合,构成一种具有双层协同进化机制的文化遗传算法,采用专家经验的知识信息构成信仰空间作为指导方向,然后在群体空间中进行遗传算法操作,选取群体中适应度值较高的个体更新信仰空间,再通过迭代优化,得到适应度值高的个体,将其作为优化的模糊控制规则。仿真实验表明,优化后的规则在控制过程中的动态温度跟踪和稳态误差方面均具有较好的效果。     

基于预测函数算法的陶瓷烧成窑炉温度控制研究

针对陶瓷烧成生产过程的复杂性,本文提出一种基于预测函数控制的陶瓷烧成温度控制策略。根据陶瓷烧成窑炉数学模型,首先阐述陶瓷烧成温度预测函数控制的原理及应用,并给出陶瓷烧成温度预测函数控制方案;然后进行闭环系统性能分析;最后对模型进行仿真实现。仿真结果表明,该控制方法具有计算量小、跟踪误差小、抗干扰能力强等优点。     

基于智能水滴算法的空调水温二阶时滞PID控制

为提高中央空调系统使用过程中的能耗利用效率,实现更加有效的回水水温控制,提出基于不确定IWD-PID整定的中央空调系统回水水温控制方法。首先对中央空调系统冷回水水温模型进行研究,用二阶时滞惯性模型对回水水温模型进行描述,获得其控制对象数学模型形式;其次引入智能水滴算法(IWD)对PID控制器进行优化整定,并利用不确定方式对IWD算法进行性能提升,最后据此对中央空调系统回水水温模型的PID控制器进行参数整定,实现回水水温有效控制。实验结果表明,采用该控制策略在满足室内负荷需求的前提下能够更有效地降低冷冻水泵的运行频率,节能效果与控制质量更佳。     

基于模糊控制的污水曝气系统的研究

针对某污水处理厂鼓风机房、生化池曝气过程系统,介绍了一般污水处理厂的污水处理工艺流程,并就其中的曝气过程,提出了基于PLC和变频器的电气控制方案,设计了基于OPC技术的上位机监控系统。考虑到污水处理曝气过程具有间歇性、时滞性的特点,采用模糊控制对出水溶解氧浓度参数进行控制。基于一定假设,对曝气过程进行数学建模,通过Matlab仿真,将传统PID控制与模糊控制进行比较,结果表明了模糊控制策略的有效性和优越性。     

Exploiting meteorological forecasts for the optimal operation of algal ponds

Biofuel production from microalgae requires optimizing the operation of cultivation systems (i.e. outdoor raceway ponds) for this process to be economically sustainable. Controlling algal ponds is complex as the cultivation systems are exposed to fluctuating conditions. The strategy investigated in this study uses weather forecasts coupled to a predictive model of algal productivity to optimize pond operation. Productivity was optimized by dynamically controlling rates of fresh medium injection and culture removal into and from the pond. This optimization strategy when applied to a cultivation plant in Nice, South of France, increases the productivity by 2.13 compared to the reference case where the pond depth and dilution rate were kept constant over time. The underlying Model Predictive Control consists of playing with raceway pond thermal inertia and supplying of fresh water to reach rapidly optimal temperature, and then keep a balance between photosynthesis and respiration in the darkest layers of the raceway pond. The meteorological inaccuracy for forecasts beyond 24 h was compensated by frequent updates of the optimal control problem. Finally, this scheme turned out to be robust to inaccurate weather forecasts, and the net productivity value reached was close to the productivity obtained for perfectly known meteorology.     

直供转热站流量热量精准算法与编程

随着能源战略的实施,供热行业节能的力度进一步加大,热耗的两个基础数据流量和热量的准确度显得越发重要.要实现高精度的流最和热最测量,除了需要高精度的现场测量仪表外,还需精确数学模型.但在以热水为热源的转热站,业界往往没有采取精确计量数学模型.本文对采用密度补偿算法的热水瞬时流量计量数学模型进行剖析,对使用毫秒级定时中断算法的热水累积流量和累积热量计量数学模型进行剖析,通过实例给出了使用上述两种算法的相应程序段.热水密度变化造成的瞬时流量误差及积分时间不固定造成的累积流量、累积热量误差显著降低,从而提高了流量和热量的计量精度.     

基于DSP恒温水浴温度复合智能控制方法

针对恒温水浴高精度温度控制要求,将基本模糊控制与仿人智能控制有机融合,并结合DSP的PWM控制,提出了一种恒温水浴温度的复合智能控制方法;当目标温度与水浴实际温度误差大时,系统采用模糊控制以减少温度超调和上升时间,当目标温度与水浴实际温度误差小于模糊控制的静态误差,系统采用仿人智能控制以减少温度控制的系统误差;将这种采用复合智能温度控制方法的恒温水浴应用于重力式毛细管粘度仪,实验表明,恒温水浴的超调量小,稳态误差≤0.05℃,优于粘度测量的国家标准。     

基于LabVIEW的Fuzzy-PID温度控制系统的设计

针对电子束加热是在真空室中进行,能量密度高、工件温度变化快、控制难度大、数学模型难以建立等特点,提出了系统解决方案及控制机理.利用LabVIEW软件中的模糊逻辑模块(Fuzzy Logic)及仿真模块(Simulation Module)建立系统仿真程序,并通过仿真曲线获得优化参数.实验表明,该控制系统具有动态响应快、调整时间短、稳态误差小、超调量小等特点,从而证明了在以高能密度的电子束为加工热源过程中,采用Fuzzy-PID控制技术对被加工件温度进行控制,可以获得理想的控制效果.     

发动机测试台循环水温度智能混合控制

介绍了发动机测试台循环水温度控制对象的建模,针对大滞后强耦合的特点,构造了一种新型的智能混合控制器,在近似解耦的基础上,利用专家控制思想,将Fuzzy和PID两种控制算法相结合,根据温度误差和误差变化率实现选择控制,避免了过大的超调量,减小了静态误差,提高了系统稳定性;经实际使用表明,达到了发动机的测试需求.