硅微陀螺仪正交耦合系数的计算及验证

硅微陀螺仪多采用微机械加工工艺制作,其加工的相对精度较低,从而易产生正交耦合误差,影响陀螺仪的输出。为了优化设计硅微陀螺仪结构,提高其性能,本文建立了陀螺仪正交耦合系数的理论分析模型。首先,利用能量方法推导陀螺仪驱动梁的面内刚度;然后,建立陀螺仪的刚度矩阵;最后,推导了正交耦合系数的理论计算公式。针对本课题组研制的双质量振动式硅微陀螺仪,理论计算出其直接耦合系数为4.74×10^-5,二次耦合系数为8.44×10^-7。得到的陀螺仪的正交耦合系数为4.75×10^-5,与仿真值相差8.7%。分析得到陀螺仪正交耦合系数的最大值为2.18×10^-4,与仿真值相差7.9%。最后,实验验证了计算结果的正确性。得到的结果表明,建立的正交耦合系数理论分析模型可为硅微陀螺仪的结构优化设计提供理论依据和实际指导。     

模糊自适应整定PID控制在灌区明渠水位控制系统中的研究

明渠水位控制为时滞、大惯性环节,且控制参数多变,Bang-Bang控制和常规PID控制难以适用.基于水渠控制对象建模,设计了模糊自适应PID控制器,根据偏差和偏差变化率自动调整PID控制参数,通过Matlab Simulink仿真分析,该控制器具有很好的鲁棒性,比常规PID控制器在水位控制中有更好的控制效果,提高了被控系统稳定性和整体性能.     

模糊自适应PID在高空模拟舱中压力控制的应用研究

针对高空环境模拟舱压力控制系统变参数、强干扰、大惯性、强耦合等特点,将模糊控制与自适应PID控制结合起来,设计了模糊自适应PID控制器。利用模糊推理方法实现对PID参数的在线自整定,进一步完善PID控制器的性能,提高系统的控制精度。仿真结果表明该方法的控制效果优于常规的PID控制,并消除了模糊控制稳态误差较大的缺点,具有响应时间短、控制精度高、稳定性好等优点,有较好的工程应用前景。     

基于相邻偏差耦合的多电机模糊PID同步控制

未知负载扰动下的多电机驱动系统如何实现多个电机运动特性的同步性控制是保证该系统性能的关键之一。本文基于相邻偏差控制策略,采用模糊自适应PID补偿器,对多个直流伺服电机的同步控制技术进行研究。在建立的直流伺服电机模型基础上,以相邻两电机转速偏差及其偏差变化率作为输入,设计模糊自适应PID补偿器,对电机反馈误差进行调节补偿。对直流伺服电机在随意扰动下的仿真结果和三轴实验平台实验结果验证了所提方案的可行性。     

基于模糊自适应PID的钢管定长切割控制系统

针对钢管定尺飞锯传统定长切割控制策略存在的问题,提出了采用模糊自适应PID的控制策略.控制器输入取钢管的定长切割偏差e和偏差变化率ec,输出取PID控制器3个参数的修正量,从而实现了PID参数的在线自整定.采用Matlab语言,进行了常规PID控制与模糊自适应PID控制动态性能的仿真比较.研究结果表明,采用模糊自适应P...     

双闭环直流调速系统的自适应模糊PID控制

介绍了双闭环直流调速系统的工作原理,设计了基于自适应模糊PID控制的双闭环直流调速系统,并在MATLAB/Simulink中分别对自适应模糊PID控制的调速系统和常规PID控制的调速系统做了仿真分析。仿真结果表明自适应模糊PID控制的控制效果要明显优于常规PID控制。     

大型液压机驱动系统摩擦补偿控制

为提高大型液压机驱动系统控制精度,提出了基于改进型Lu Gre摩擦模型的补偿控制方法。建立了液压机驱动系统的动力学模型,通过改进型Lu Gre模型来描述液压机的综合摩擦特性。分别设计了PID控制器、2自由度PID控制器以及模糊自适应控制器,通过仿真实验验证了补偿方案的有效性,并对比分析了3种补偿控制方案的效果。仿真结果表明:采用模糊自适应补偿控制方案效果最优,2自由度PID补偿控制方案次之,常规PID补偿效果最差。当以正弦运动作为驱动系统的输入信号时,采用模糊控制补偿方案的速度跟踪均方误差(Mean Square Error,MSE)能从PID补偿方案的5.771×10-3减小至5.903×10-4。采用模糊自适应补偿方案能有效地抑制摩擦对液压机驱动系统低速性能的不利影响,可显著提高其动态跟踪性能。     

硅微陀螺正交误差校正方案优化

本文意在寻求双质量硅微机械陀螺仪正交校正最优方案。首先介绍了带有正交校正和检测力反馈梳齿的双质量硅微机械陀螺结构,量化分析了正交误差对输出信号的影响并进行了仿真,结果显示解调相角变化为±2°,200(°)/s的正交误差等效输入角速率可引起15(°)/s的输出信号变化。然后,对目前3种比较主流的硅微机械陀螺仪正交校正方法(电荷注入法(CIM)、正交力校正法(QFCM)和正交耦合刚度校正法(QCSCM))进行了实验研究,从理论上证明了这3种方法的可行性。对未加入正交校正环节的陀螺进行了实验,结果显示其左、右质量块输出的正交误差信号峰峰值分别为150mV和300mV。针对两质量块正交误差不等的实际问题提出了质量块单独校正的方案。采用CIM、QFCM和QCSCM对校正前零偏及其稳定性分别为-4.589(°)/s和378(°)/h的陀螺进行了实验校正,结果显示3种方法均可有效消除检测通道中正交信号,3种方法的零偏及零偏稳定性结果分别为-8.361(°)/s和423(°)/h,2.419(°)/s和82(°)/h,1.751(°)/s和25(°)/h,证明了正交耦合刚度校正法为3种方法中的最优方案。     

模糊自适应PID控制器在型材冷弯机送料机构的应用

针对造船工艺对型材冷弯机送料机构送料精度的要求,设计一种应用型材冷弯机的模糊自适应PID控制器。该控制器以常规PID控制为基础,根据偏差和偏差的变化率,利用模糊逻辑实现PID参数的在线调整,进一步完善了PID控制器的性能,提高了位置控制系统的精度。仿真结果表明:该控制器具有常规PID控制器高精度的特点,又具有模糊控制器响应速度快的特点,而且具有良好的动态、稳定性能以及较强的鲁棒性,能够使送料机构达到满意的控制效果。     

直驱泵控压力伺服系统自适应模糊PID控制

直驱泵控压力伺服系统属于典型的非线性时变系统,采用传统PID控制存在系统适应性差、压力波动幅度大以及跟踪控制精度低等问题。根据PID参数对压力伺服系统响应特性的影响规律,设计了根据系统误差和误差变化率在线自适应调整PID参数的自适应模糊PID控制器,分别采用传统PID控制和自适应模糊PID控制策略进行了直驱泵控压力伺服控制仿真与实验研究。结果表明,自适应模糊PID控制策略能大大改善PID控制的性能,使系统具有响应速度快、压力波动幅度降低、滞后与超调小的特点,提高了系统的动态品质和控制精度。     

基于自适应模糊PID控制的恒压供气系统

设计了一套基于步进电机的恒压供气系统,并将一种模糊自适应PID控制器应用于其中.该控制器将模糊控制原理与常规的PID控制算法相结合,实现了对PID参数的在线调整,并通过控制步进电机调节气流截面积,进而实现对气体的恒压控制.实验结果表明, 该模糊自适应PID控制器较常规PID控制器具有更好的控制效果.     

数控机床进给伺服系统模糊自适应PID仿真

针对传统的PID控制策略不能满足数控进给伺服系统的对控制性能要求。结合模糊控制理论,在传统PID控制基础上设计出一种基于模糊决策的模糊自适应PID控制器。运用模糊控制理论,对PID参数进行实时修改,使系统具有较好的自适应能力和较强的鲁棒性。在MATLAB环境下对进给伺服系统进行了动态仿真;仿真结果表明,模糊自适应PID控制器的控制性能远优于常规PID控制器,即使在外界干扰和系统工况发生变化时,此控制器也具有很好的快速响应特性和较强的鲁棒性。     

车辆座椅悬架自适应模糊PID控制及仿真

为提高车辆座椅悬架减振性能,建立了简化的三自由度车辆座椅悬架模型,结合模糊控制与PID控制理论提出了座椅悬架自适应模糊PID控制方法。该方法中以座椅垂直振动速度的误差为控制参量设计了PID控制器,将座椅垂直振动速度误差及误差变化率作为模糊控制器的输入变量,利用模糊控制规则对PID控制器参数进行在线自调整。以C级路面白噪声随机信号为输入,利用MATLAB/Simulink对自适应模糊PID控制器进行了仿真。结果表明:相对于不加控制和PID控制的座椅悬架系统,自适应模糊PID控制方法可以明显改善座椅质心处的垂直振动加速度。     

利用负刚度效应调谐的硅调谐式陀螺仪

为了验证硅调谐式陀螺仪原理的可行性,研究了硅调谐式陀螺仪的调谐机理,硅转子运动模态和加工工艺以及信号检测与再平衡控制回路。提出了一种利用力矩器的负刚度效应来实现硅调谐式陀螺仪调谐的新方法,推导了静电负刚度调谐的理论公式;设计、仿真、加工了硅薄片式转子平衡环部件和电容器极板,给出了电容信号敏感接口电路、升压放大电路、反馈校正电路和再平衡控制回路。在此基础上,实现了硅调谐式陀螺仪原理样机。试验结果证实,利用负刚度效应调谐是可行的,接口电路和再平衡控制回路设计是合理的。初步性能测试表明,硅调谐式陀螺仪可实现标度因数为1.42mV/((°)/s),标度因数非线性为2.47%,量程为±200(°)/s。试验结果验证了该陀螺仪基本原理的可行性。     

灰色预测模糊PID控制在调节阀智能定位系统中的应用

针对气动调节阀系统大惯性、纯滞后和时变性的特点,建立了调节阀执行机构的二阶加纯滞后模型,在此基础上设计了基于灰色预测模糊PID算法的复合控制器。PID模块作为该复合算法的基础,用来减小系统偏差,提升动态性能;模糊控制模块对系统偏差及其变化率进行模糊处理,输出值作为PID参数的调整量,实现在线调整控制参数,克服时变性对系统的影响;灰色预测模块对系统输出数据序列进行提取并预测未来发展趋势以进行系统的“超前控制”,进一步解决气动系统滞后和稳态性能差的问题。基于灰色预测模糊PID算法的复合控制器将灰色预测模型、模糊控制和比例微积分算法相结合,可实现阀门位置的高精度调节与智能控制。仿真结果表明,灰色预测模糊PID控制算法相比常规PID以及模糊PID具有更快的响应速度、更高的调节精度以及更好的稳态性能。     

基于模糊PID算法的车载液压调平动态特性联合仿真研究

基于车载平台液压调平系统,为了减少支腿的跟踪误差及其同步误差,降低支腿之间的运动耦合,采用模糊PID控制算法实现调平过程中动态特性控制。利用AMESim和MATLAB/Simulink分别建立调平液压回路和模糊PID控制器的仿真模型并进行联合仿真研究。结果表明,加入模糊PID算法比常规PID算法能够有效的减少支腿的跟踪误差和定位误差以及支腿之间同步误差,有效提高调平精度。     

蒸馏水机控制算法的设计与仿真

为实现对蒸馏水机的较优控制,采用简化解耦设计方法,对蒸馏水机控制系统进行解耦后,设计出一种不依赖精确的数学模型又适合于耦合紧密的非线性系统控制用Fuzzy-PID控制器.采用在线实时模糊自整定PID控制策略,运用模糊推理方法实现对PID的3个参数的最佳调整.用模糊控制方法对PID参数进行模糊自校正,很好地改善了模糊控制器的稳态性能.实验和仿真研究验证,该方法可以大大提高响应速度;使系统稳态误差减小10%;超调量降低20%.     

轮式工程车辆转向系统控制研究

转向系统是工程机械的重要组成部分,全液压转向系统可使工程车辆实现直线行驶、双轮转向、全轮转向、斜行、横行和原地转向。根据其工作原理推导出了该控制系统的动态响应数学模型。为提高控制系统性能,引入模糊PID控制算法,并在Simulink环境中对数学模型进行模拟仿真,对比分析了常规PID控制和自适应模糊PID控制对系统动态性能的影响,证明模糊PID控制能很好地提高转向系统的动态响应性能。     

电子分析天平模糊自适应PID平衡调节方法研究

为实现电子分析天平的快速准确称量,提出基于增量式模糊调节和PID调节有机融合的电子天平模糊自适应PID平衡调节方法。在建立电磁力平衡传感器系统传递函数基础上,确定基于FOLPD模型及Z-N整定法的初始PID调节参数,结合电磁力平衡传感器的动态响应特性,设定电子分析天平的模糊调节规则,并通过阈值判断,在系统偏差较大时采用增量式模糊调节,偏差较小时采用PID调节,实现两种调节方法的优势互补,缩短系统调节时间,提高系统的鲁棒性。仿真及测试结果表明,量程220 g、感量0.1 mg的电子分析天平应用模糊自适应PID调节方法,各载荷点示值误差≤±0.3 mg,稳定时间≤3 s,优于国家标准《JJG1036—2008电子天平检定规程》规定的I级天平示值误差指标。     

基于模糊PID带式输送机双机驱动的功率平衡控制

常规PID控制是实现带式输送机双机功率平衡控制的传统方法,虽具有较高的精度,但稳定性差,不具备自适应能力。模糊PID融合了模糊控制动态响应性能好、自适应强的优点,又具有PID控制精度高的特点。设计的基于模糊PID的控制器较传统PID控制器具有较高的性能提升,能较好地适应煤矿井下带式输送机的控制要求。