基于改进遗传算法的电液伺服系统轨迹控制

为了提高挖掘机器人电液伺服系统的轨迹精度,首先,建立挖掘机器人电液伺服系统模型;其次,对遗传算法的种群、适应度函数、交叉概率和变异概率进行改进,设计改进遗传算法的PID控制器,在联合仿真平台上进行了仿真研究,用阶跃和斜坡信号评估控制器性能;最后,搭建挖掘机器人轨迹控制实验平台,采用对挖掘机器人精度要求较高的斜坡作业验证控制器性能。结果表明:相比较于传统的PID控制器和经典遗传算法优化的PID控制器,改进遗传算法优化的PID控制器调整时间短,响应快速,实际动作控制时轨迹跟踪误差最小,可用在挖掘机器人实际轨迹控制中。     

基于GA-PSO的PMSM伺服系统分数阶控制

针对永磁同步电机伺服系统要求快速响应、鲁棒性及抗干扰能力的问题,设计了一种遗传算法—粒子群算法(GA-PSO)优化的分数阶PID控制器。利用改进Oustaloup算法,框图化实现分数阶PID控制器。采用GA-PSO算法优化整定分数阶PID控制器参数,解决了分数阶PID控制器设计繁琐、参数整定多的问题,可得到使伺服系统性能最好的分数阶PID控制器参数组合。对采用分数阶PID控制器和传统整数阶PID控制伺服系统进行仿真,结果表明,采用优化后的分数阶PID控制器具有跟踪速度快、抗干扰能力强、鲁棒性好的优点。     

自适应模糊算法优化的足球机器人轨迹跟踪

为了提高足球机器人在运动控制过程中的轨迹跟踪性能和稳定性,将自适应模糊PID算法用于机器人运动控制环节中,对PID参数进行实时调整。建立足球机器人在场地上的控制系统模型,分析机器人在轨迹跟踪中由驱动方向、角度等时变因素导致的实际轨迹发生偏移的问题,分别在MATLAB-Simulink和SimRobot仿真平台对优化算法的性能进行仿真,同时与传统的PID控制进行对比。实验结果表明,自适应模糊PID算法相比传统的PID控制器在最大跟踪误差和平均跟踪误差方面分别减少20.18%和29.34%,同时提升了系统的稳定性。该控制算法提升了足球机器人的轨迹跟踪性能,满足机器人在运动过程中的动力学和控制要求,易于在工程中应用。     

改进粒子群算法优化的五连杆机器人分数阶PID控制器

针对机器人传统PID控制系统响应速度慢、输出不稳定性等问题,采用改进PID控制器,引入改进粒子群算法,将自适应加速器参数插入粒子群算法的原始速度更新公式,从而加快算法的收敛速度.采用改进粒子群算法优化分数阶PID控制器,将改进后的PID控制器用于五连杆机器人电机转速响应分析.仿真曲线表明:采用传统PID控制器,响应时间为0.5s,上下波动次数较多;采用改进PID控制器,响应时间为0.2s,上下波动次数较少.五连杆机器人采用改进粒子群算法优化分数阶PID控制器,能够快速地提高机器人控制系统运动的稳定性,降低输出误差.     

交流伺服系统分数阶PID改进型自抗扰控制

针对采用永磁同步电机驱动的火箭炮交流伺服系统存在摩擦、惯性力矩、变负载及不同工况下内外扰动等复杂非线性问题,考虑到自抗扰控制(ADRC)抗内外干扰能力强和分数阶PID控制动态性能好,设计了一种分数阶PID改进型自抗扰控制器(FOPID-IADRC)。为了取得良好的动态性能和减少参数计算量,采用分数阶PID控制器取代非线性状态误差反馈器;引入粒子群优化算法,对FOPID控制器的5个控制参数进行实时在线自整定。仿真和半实物台架实验结果表明：该控制策略能够有效抑制位置扰动,具有良好的动态性能和较强的抗干扰能力。     

轮式移动机器人路径跟踪的模糊自整定PID控制

本文建立了二自由度轮式移动机器人路径跟踪的动力学模型,并设计了自整定模糊PID控制器,利用模糊推理的方法,对PID控制器的参数进行自动整定。仿真实验用常规增量式PID控制和自整定模糊PID控制算法结合进行航向跟踪,结果表明该算法与常规PID算法相比,系统误差减少了20%左右,响应时间减小到原来的0.4,有效地改善了控制器的动态性能,同时表现出了较好的自适应能力,路径跟踪仿真结果表明,轮式移动机器人能够迅速向目标路径靠拢,并能平稳地践踏规划路径。     

基于分数阶微积分的机械臂迭代滑模控制策略研究

为提高工业机械臂的控制性能,将分数阶微积分理论与迭代学习控制及滑模控制相结合,提出一种有效的分数阶迭代滑模控制策略.在控制器的设计过程中,分别采用分数阶趋近律与分数阶滑模控制律两种方法将分数阶微积分引入到迭代滑模控制中,提出分数阶迭代滑模控制策略.并使用李雅普诺夫理论分析系统的稳定性.然后以一个两关节机械臂为例,通过MATLAB仿真对所提出的控制策略进行了验证.实验表明:分数阶迭代滑模控制策略可以有效提高关节的跟踪速度和跟踪精度,减小跟踪误差,具有较强的鲁棒性,并有效地抑制了滑模控制的抖振现象.     

基于分数阶微积分的机械臂迭代滑模控制策略研究

为提高工业机械臂的控制性能,将分数阶微积分理论与迭代学习控制及滑模控制相结合,提出一种有效的分数阶迭代滑模控制策略.在控制器的设计过程中,分别采用分数阶趋近律与分数阶滑模控制律两种方法将分数阶微积分引入到迭代滑模控制中,提出分数阶迭代滑模控制策略.并使用李雅普诺夫理论分析系统的稳定性.然后以一个两关节机械臂为例,通过MATLAB仿真对所提出的控制策略进行了验证.实验表明:分数阶迭代滑模控制策略可以有效提高关节的跟踪速度和跟踪精度,减小跟踪误差,具有较强的鲁棒性,并有效地抑制了滑模控制的抖振现象.     

机械臂运动的智能自适应模糊控制策略

为了提高机械臂轨迹跟踪控制精度同时节省驱动能量,提出了机械臂运动的智能自适应模糊控制策略。介绍了双连杆机械臂结构并建立了其动力学模型;设计了机械臂系统控制方案和智能自适应模糊控制器的实现方案;在粒子群算法基础上增加了多策略进化方法和多子群协同搜索方法,提出了多策略协同进化粒子群算法;以机械臂轨迹跟踪误差和驱动力矩最小为目标,以多策略协同进化算法为寻优算法,设计了具有智能自适应调节能力的模糊控制器。经仿真验证,自适应模糊控制器的跟踪误差幅值为PID控制误差幅值的26%左右,同时模糊控制器驱动力矩的平均振动幅值不足PID控制器力矩振动幅值的17%,充分证明了智能自适应模糊控制器能够以更小的力矩实现更小的跟踪误差。     

车辆电动静液压主动悬架内模PID控制研究

为了降低响应时间对基于电动静液压作动器(Electro Hydrostatic Actuator,EHA)的主动悬架动态性能的影响,设计了EHA主动悬架的内模PID控制器。建立了EHA作动器的动态数学模型,在对作动器高阶模型进行一阶简化的基础上,设计了内模控制器;通过对该控制器进行泰勒级数一阶展开,导出了PID控制器的参数表达式,并整定了PID参数。搭建了EHA主动悬架的内模PID控制仿真模型,并进行了仿真分析。结果表明,内模PID控制能使EHA作动器输出的主动力在响应时间上得到较好的控制,明显改善了主动悬架的动态性能。     

基于FTS的非轴对称微结构表面超精密切削系统研究

介绍了基于快速伺服刀架(FTS)的微结构表面超精密金刚石车削加工系统,并利用该系统成功实现了典型非轴对称结构正弦网格表面的加工。作为FTS的驱动元部件,压电陶瓷微位移驱动器的迟滞、蠕变非线性特性大大影响了系统的动态性能与加工精度。因此,建立了基于拓展输入空间法的FTS神经网络逆模型,并结合PID反馈控制,实现了FTS的闭环控制。实验结果表明,该控制策略可以有效提高FTS的动态性能,其跟踪误差小于150 nm,为微结构表面的加工提供了可靠的保证。     

直驱泵控电液位置伺服系统模糊PID控制仿真与实验研究

直驱泵控系统由于控制精度高、响应快、功率损失小、结构紧凑等优点,逐渐被应用到工业控制领域。但直驱泵控系统存在严重饱和与死区、非线性、时变性、时滞性的特点。我们采用模糊PID控制方法进行直驱泵控系统的液压缸位置伺服控制。在AMESim/Simulink联合仿真平台上建立了系统模型与模糊PID控制算法,采用PID和模糊PID控制算法对系统阶跃响应和正弦跟踪性能进行了仿真研究,同时在自行开发的电液比例伺服控制实验台上对PID和模糊PID控制性能进行了实验研究。结果表明：自适应模糊PID控制能大大改善了PID控制的性能,具有响应速度快、上升时间短、无滞与超调小的特点。     

基于模糊自整定PID的二质量伺服控制系统的研究

在分析了直流伺服系统电学方程和动力学方程的基础上,建立了二质量伺服系统的数学模型及SIMULINK仿真模型.通过MATLAB模糊工具箱和SIMULINK,实现了模糊自整定PID控制器的设计和系统仿真.仿真结果表明用模糊自整定PID控制二质量伺服系统,系统响应快,超调量小,稳定精度高.     

被动式电液伺服加载系统复合控制方法研究

研究了基于新型补偿结构和非线性PID控制器的被动式电液伺服加载复合控制方法.提出了将加载马达输出轴角位移作为输入信号的多余力矩前馈补偿方案,在有效抑制多余力矩的同时降低了系统阶次.研究了一种带调节因子的非线性PID控制器,克服了常规PID控制器难以解决的快速性与稳定性之间的矛盾.仿真与试验结果证明,该复合控制策略具有较高的载荷谱跟踪精度.     

可控起动装置电液伺服系统控制策略研究

电液伺服系统直接影响重型刮板输送机可控起动装置(CST)软起动特性。为了提高CST软起动工作性能,采用模糊PID对控制器进行了设计。应用AMESim和MATLAB/Simulink建立了CST电液伺服控制系统联合仿真模型。仿真分析了软起动和负载突变两种工况条件下的动态性能。结果表明,在相同的输入信号下,模糊PID控制相比于PID控制,正常软起动时响应时间缩短了0.4 s,负载突变时产生的波动峰值减少27.8%且重新恢复稳态的时间缩短了6 s。因此,采用模糊PID控制可以快速调节,具有较好的跟随性能和鲁棒性。     

A novel interval type-2 fractional order fuzzy PID controller: Design,performance evaluation,and its optimal time domain tuning

In this paper, a novel concept of an interval type-2 fractional order fuzzy PID (IT2FO-FPID) controller, which requires fractional order integrator and fractional order differentiator, is proposed. The incorporation of Takagi-Sugeno-Kang (TSK) type interval type-2 fuzzy logic controller (IT2FLC) with fractional controller of PID-type is investigated for time response measure due to both unit step response and unit load disturbance. The resulting IT2FO-FPID controller is examined on different delayed linear and nonlinear benchmark plants followed by robustness analysis. In order to design this controller, fractional order integrator-differentiator operators are considered as design variables including input-output scaling factors. A new hybridized algorithm named as artificial bee colony-genetic algorithm (ABC-GA) is used to optimize the parameters of the controller while minimizing weighted sum of integral of time absolute error (ITAE) and integral of square of control output (ISCO). To assess the comparative performance of the IT2FO-FPID, authors compared it against existing controllers, i.e., interval type-2 fuzzy PID (IT2-FPID), type-1 fractional order fuzzy PID (T1FO-FPID), type-1 fuzzy PID (T1-FPID), and conventional PID controllers. Furthermore, to show the effectiveness of the proposed controller, the perturbed processes along with the larger dead time are tested. Moreover, the proposed controllers are also implemented on multi input multi output (MIMO), coupled, and highly complex nonlinear two-link robot manipulator system in presence of un-modeled dynamics. Finally, the simulation results explicitly indicate that the performance of the proposed IT2FO-FPID controller is superior to its conventional counterparts in most of the cases.     

贴面压机保压系统模糊自适应PID控制与仿真研究

基于短周期贴面压机液压伺服系统动力单元的保压压力控制,分析建立了由液压缸驱动的动力单元数学模型,以该模型为控制对象,设计了模糊自适应PID控制器,并对控制系统进行了仿真研究。结果表明,所设计的模糊自适应PID较常规PID调整时间短,稳态性能好,降低了控制器的输出能耗。将模糊自适应PID控制方法应用于短周期贴面压机保压控制,是可行有效的。     

电液位置伺服系统的模糊自整定PID控制研究

针对电液位置伺服系统的不确定性、非线性和常规PID控制的缺点,设计了具有在线PID参数调整的模糊自整定PID控制器,以减小电液位置伺服系统中参数摄动等引起的超调和振荡。利用AMESim与Matlab软件各自的优势,分别进行了液压系统建模、控制器设计。联合仿真结果表明,模糊自整定PID控制器使系统有较高的稳态精度、较快的动态响应,系统具有很好的适应性。     

永磁直线伺服系统模糊PI速度控制器研究

针对永磁直线同步电机伺服系统常规PI速度调节器动态响应慢、输出超调大等问题,提出了模糊自适应PI速度控制器,对比常规PI速度控制器进行了仿真和实验。基于永磁直线同步电机矢量速度闭环控制,分析了模糊PI速度控制器和基于模糊PI控制器的伺服矢量控制系统的结构,设计了模糊PI速度控制器,在Matlab/Simulink仿真环境下,建立了基于模糊PI速度控制器的永磁直线同步电机伺服系统仿真模型,并通过实际永磁同步直线电机伺服系统实验对仿真结果进行了实验验证。研究结果表明,模糊PI速度控制器,相对于常规PI控制器,可以明显降低超调量和调节时间。将仿真结果和试验结果对比,两者基本吻合,说明模糊PI速度控制确实可以较好地改善永磁直线同步电机伺服系统的动态性能。     

基于变模糊PID控制器的阀控非对称缸复合控制策略

针对非对称液压缸正反向运动的不对称性对位移控制精度的影响,为了提高阀控非对称液压缸伺服系统位移控制精度,设计了根据液压缸运动方向选择对应模糊PID位移控制器的位移闭环及速度前馈复合控制方案。搭建了基于ADAMS,AMESim和Simulink的阀控非对称液压缸伺服系统联合仿真模型。研究表明,采用速度前馈控制系统响应更快;采用对应变模糊PID位移控制器控制策略,非对称缸换向跟踪期望位移的精度更高。