基于PSO算法的机械臂PID控制器参数优化

机械臂的工作环境复杂,对其工作的响应指标要求较高.PID控制受限于机械臂的数学模型的复杂性与不精确性,导致经典的参数整定方法在实际生产中适应性不良或性能欠佳.文章基于MATLAB/Simulink将PSO算法(粒子群优化算法)用于机械臂PID控制器的参数优化中,通过对3关节连杆机械臂单次拉伸动作的建模仿真研究,结果表明:使用此方法后,机械臂各关节响应的调节时间和超调童都得到明显的优化.     

基于粒子群优化的焊接工作台伺服系统PID控制

提出了基于粒子群优化的焊接进给工作台位置PID控制。焊接进给工作台是焊机伺服系统的重要组成部分,其位置控制对提高焊接质量具有重要意义。采用简单高效的PID控制算法,但由于焊接伺服系统具有非线性等特点,使得PID控制器参数调整困难,传统的齐格勒—尼柯尔斯法则参数整定效果不佳。粒子群算法是一种全局优化算法,可以有效地实现PID参数整定,因此,在Simulink软件下建立进给工作台位置控制模型,采用粒子群算法来实现PID参数的调整,并进行了仿真。仿真结果显示,基于粒子群优化的PID控制器具有超调量小、精度高的特点,控制效果明显好于齐格勒—尼柯尔斯法则。     

模糊自整定PID控制器设计及其MATLAB仿真

针对PID控制器参数整定不易的局限，将模糊控制和PID控制结合起来，构造了一个模糊自整定PID控制器，通过模糊控制规则在线调整PID控制器的参数，并详细阐述了在MATLAB下实现该控制器的计算机仿真的方法。仿真结果表明；模糊自整定PID控制器比传统PID控制器的动态响应曲线好、响应时间短、超调量小，稳态精度高，动静态性能好。     

改进PSO算法优化交流伺服系统PID参数研究

伺服系统PID控制参数的优化整定对系统可靠性和稳定性有着重要意义,而传统整定方式下参数优化整定时间较长、效果不佳、反应较慢。为了解决以上问题,提出一种优化交流伺服系统参数的控制方法。基于改进PSO算法实现惯性权重和学习因子随迭代次数的改变自适应调整,引入适应度函数快速优化整定PID控制器参数。利用MATLAB分别对基于遗传算法(GA)、量子遗传算法(QGA)、粒子群算法(PSO)的伺服系统PID参数整定进行仿真实验及对比分析。通过实验测试基于改进PSO算法和GA算法的PID控制器对伺服系统稳定性的影响。结果表明:利用改进PSO算法对PID参数进行优化整定,使得伺服系统具有鲁棒性强、稳定性高、超调量小等优点。     

基于套索驱动机械臂柔性伺服系统抑振控制

套索驱动机械臂中的独立关节伺服系统受到时变位姿和关节柔性的影响,会出现振动的问题,进而影响机械臂的运动精度。采用模糊整定的控制策略,通过提高伺服系统的转角控制精度间接的抑制机械臂的振动。首先,根据套索传动原理建立了机械臂柔性关节伺服传动系统的动力学模型,求得系统速度环中负载转速到电磁转矩的传递函数;其次,根据极点配置策略适当选取机械臂位于不同位姿下的比例积分(PI)控制器参数,并应用模糊整定控制策略实现控制器参数的实时调整;最后,通过数值仿真和机械臂控制实验,验证了方法的有效性。结果表明,所提出的控制策略可以更好地抵消转动惯量变化引起的速度波动,从而改善柔性关节的转速输出。     

足式机器人腿部关节改进单神经网络PID控制算法研究

为了满足液压足式机器人在复杂环境中实现精确、快速的腿部关节控制需求,把单神经网络PID能够实时调节参数的优点运用到足式机器人液压机械腿关节的控制中,在单神经网络PID的基础上增加机械腿关节的位置和速度控制算法,形成改进单神经网络PID,实现了对神经元比例参数自调整、PID参数的自整定,能够较好地适应内、外参数的变化,增强了腿部关节的快速性、精确性。在Simulink中进行建模仿真以及在设计的以STM32为中央处理芯片的控制平台上进行实验测试,结果表明：改进单神经网络PID在足式液压机器人的腿部关节控制中具有响应速度快、超调量小、控制精度高、鲁棒性强等优点。     

点焊PID参数整定的研究

研究以stm32芯片作控制芯片的点焊控制系统的PID整定,采集的电流经选择合适的参数整定方法,达到过程的控制.研究表明:在点焊中,控制芯片采用stm32能很好地修正控制算法,实现超调小、控制精度高,有较高的实用价值.     

电子束钎焊接头温度计算机控制系统

研究了电子束钎焊接头温度高精度数字PID控制系统。为了在钎焊过程中使接头温度在所设定的钎焊温度下保持恒定,基于计算机控制及离散控制理论,建立了钎焊温度数字PID控制模型及控制器。通过开环和闭环阶跃响应确定电子束钎焊被控对象类型,在PID模型参数整定过程中比较了扩充临界比例度法及扩充响应曲线法的整定效果。为了得到最优PID参数,采用归一化方法对电子束钎焊数字PID控制器参数进行在线优化。为了进一步提高控制系统的动态性能,采用积分分离PID算法。结果表明,可以达到超调极小、不需调整时间的控制效果,温度控制准确度可达±2.5℃。     

一种新型Smith Fuzzy-PID控制器的设计

针对电加热炉温度控制系统,研究了Smith Fuzzy-PID控制方法。该控制器同时兼顾了模糊PID控制器和Smith预估器的优点,既可以整定参数,又使控制器提前动作,减少超调。Matlab仿真显示,该控制器具有良好的稳定性和鲁棒性,控制效果明显好于PID控制效果。实际运行结果也表明,对于大时间滞后的电阻炉温控系统是一种实用而简便的控制方法。     

多缸液压机的模糊自整定积分分离PID同步控制北大核心CSCD

为了减小多缸液压机对给定位移的跟踪误差和液压缸之间的同步误差,设计了相邻交叉耦合模糊自整定积分分离PID同步控制器。以液压阀的阀控电压为控制量,以活塞杆位移为输出量,建立了同步控制系统的动力学方程。选择相邻交叉耦合同步控制方案作为基础方案,将积分分离PID控制与模糊理论相结合,提出了模糊自整定积分分离PID控制方法。仿真结果表明:从超调量、调节时间、同步误差的角度讲,相邻交叉耦合同步控制的效果优于主从同步方案和同等同步方案,模糊自整定积分分离PID控制优于模糊PID控制。经3000 kN液压机控制实验验证,在最大负载为270.4 kN的情况下,液压机压制过程的超调量为3.2%,最大同步误差为0.17 mm,说明设计的控制器具有较好的同步控制效果。     

基于PSO算法的串联机械手位置跟踪模糊PID控制

在串联机械手运动控制中常采用PID 控制器,存在超调较大、跟踪精度低的问题，为此设计了一种基于微粒群（PSO）算法的模糊 PID 控制器。首先，根据两力臂串联机械手模型，推算出动力学方程式和传递函数；然后，设计控制器的系统结构，采用PSO算法优化模糊PID控制参数，提高了系统的自适应能力和跟踪精度；最后，在MATLAB中对机械手位置跟踪控制进行仿真。仿真结果显示：PID 控制超调较大，有震荡；经模糊调整后，超调变小，稳定性较好；再通过PSO优化，响应速度变快，超调量基本消除。     

单杆柔性机械臂的轨迹跟踪与末端弹性振动复合控制

针对单杆柔性机械臂末端轨迹跟踪和弹性振动抑制的问题,提出了一种基于奇异摄动法的复合控制方法。采用假设模态法和Lagrange方程推导出柔性臂的动力学模型。基于奇异摄动法将柔性臂的刚柔耦合动力学方程分解成慢变(刚性)和快变(弹性)两个子系统。慢变子系统控制器选择滑模控制和PID控制相结合的方法以抑制控制输入引起的抖振,快变子系统则选择LQR最优控制方法以实现简单的线性状态反馈控制律。数值仿真表明:该方法不仅能实现柔性臂的轨迹跟踪,而且有效地抑制了柔性臂运动过程中的弹性振动。并且,采用滑模控制和PID控制相结合的方法设计的慢变子系统控制,能减少普通滑模控制中的输入抖振,具有更好的控制效果。     

PID参数模糊自调整技术的应用研究

本文以液压机械手电液比例控制系统为研究对象，应用模糊理论设计PID参数模糊自调整控制器，并对其进行自动控制研究，计算机仿真和试验研究表明，该控制算法实时性好，且系统具有稳态精度高、响应快、超调小等特点。     

基于BP神经网络PID的高速清扫车摆臂控制系统

针对传统清扫车摆臂开环控制系统的动态响应特性不足、抗干扰能力弱,不能适应高速工况下清扫作业,设计了高速清扫车摆臂执行机构和闭环控制系统。为解决BP神经网络(BPNN)存在局部极值、收敛速度慢等问题,提出一种改进BPNN PID算法,其核心是通过主动串联校正,抑制PID前一次输出值u (k-1)对此次输出值u (k)的影响。通过搭建Simulink-AMESim联合仿真模型,研究了高速清扫车摆臂闭环控制系统的阶跃响应、抗干扰能力以及位置跟踪能力。研究结果表明:所改进的BPNN PID控制器能够动态调整PID参数,提高了系统的适应性、准确性和稳定性;改进BPNN PID控制器的抗干扰能力更强,鲁棒性更好,且系统近乎没有超调,超调量为0.5%,仅为PID控制超调量的2.34%,稳定时间0.62 s,相比PID提前了66.31%。     

高精度数控机床进给伺服系统的模糊自适应PID控制

数控机床进给伺服系统是一个复杂的机电耦合系统。由于具有较强的时变参数特性、负载扰动和电机的非线性,很难给出控制系统的精确模型。基于数控机床进给伺服系统的数学模型,提出一种模糊自适应PID控制器的设计方法。将该控制器应用于数控机床进给伺服系统控制,可获得良好的控制性能。仿真结果表明：该方法不仅具有无静态失真,而且响应速度快、超调小。这种模糊自适应PID控制器具有较高的稳定性和精度。     

串联型机械臂的自适应鲁棒容错控制研究

针对串联型机械臂关节空间内的轨迹跟踪控制,提出了一种自适应鲁棒容错控制方法。在机械臂动力学模型中加入了外界干扰、关节摩擦与故障模型,并将其等价成二阶被控系统。在此基础上,结合非奇异快速终端滑模面和反步法控制策略,设计一种新型的反步非奇异快速终端滑模控制器。通过李亚普诺夫准则验证了控制策略的全局渐近稳定性;引入自适应技术估计系统不确定性的上界,提高控制器的鲁棒性。以二自由度机械臂为被控对象,对所设计控制器的有效性进行了验证,结果表明:与传统的非奇异快速终端滑模控制器及反步非奇异快速终端滑模控制器相比,该控制器具有响应速度快、鲁棒性强、抖振小的优点,能有效应对系统故障和实现机械臂的高精度轨迹跟踪控制。     

基于液压调平大阻尼系统的模糊PID控制研究

某高空作业平台自动调平系统存在调整时间长、响应速度慢的问题。为改善一般位置随动系统的性能,针对该系统的大阻尼特征,设计了常规PID控制算法。通过仿真实验,获得一组较优控制参数,使得系统响应快速性得到改善,但也存在超调过大的缺陷。为进一步优化系统,将模糊控制与PID控制结合,设计了一种模糊PID控制器。仿真分析结果表明:应用该模糊PID控制器,系统的调整时间与超调量都得到了明显优化。     

粉煤灰恒压输送滑模控制系统研究

为了克服PID控制器的缺点,有效抑制状态变量的超调问题,加快系统的控制速度,增强系统的抗干扰性,针对粉煤灰恒压输送系统提出了一种自学习滑模控制方法。设计了一种非线性光滑函数,并将其应用于自抗扰控制器、跟踪微分器及滑模趋近律的设计。鉴于进一步提高系统的自适应控制能力,使用了最速下降法对滑模控制器的增益参数进行自学习镇定。仿真与实验结果表明:该方法不仅响应速度快、控制精度高,而且有效抑制和消除了系统抖振和超调现象。     

模糊PID控制在气动机械手中的应用

对有非线性的气动机械手进行位置伺服控制，采用模糊PID作为控制器的控制算法，提出了分区间分段利用模糊方法调节PID参数的算法。试验结果表明，该控制方法既能防止超调又能提高响应速度，明显地改善了系统的动态和静态性能，并且对气源压力及负载变化的鲁棒性也较强。     

基于改进PSO算法的EHA叉车举升系统仿真分析

为改善EHA叉车举升系统的动态特性,建立系统的电机和液压部分数学模型.针对传统PID控制系统参数调整困难、超调量大、响应速度慢等问题,将改进PSO优化算法与PID控制器相结合,提出一种PSO-PID控制器.通过MAT-LAB/Simulink搭建整个系统的仿真模型,对比分析采用传统PID控制与PSO-PID控制的系统的...