基于遗传算法的汽车主动悬架变论域模糊PID控制

针对1/4车主动悬架系统,提出一种基于遗传算法(genetic algorithm,GA)的变论域模糊比例-积分-微分(proportional-integral-differential,PID)控制方法.在建立主动悬架系统模型的基础上,引入变论域思想设计模糊PID控制器.为进一步改善控制器减振效果,采用GA来优化变论域中伸缩因子描述函数的参数.结果表明:相比PID、模糊PID与未优化的变论域模糊PID等控制方法,基于GA的变论域模糊PID控制方法在降低车身垂向加速度、改善乘坐舒适性方面具有优越性;所提控制方法对簧载质量和车辆行驶速度不确定性具备较强的鲁棒性.

基于变论域云PI的含风电负荷频率控制方法

随着风电渗透率不断提高,其不确定性严重影响了电力系统频率稳定。基于此问题,建立了含风电的互联电力系统负荷频率控制模型,其中风机通过附加下垂与虚拟惯性控制参与频率调节。在此基础上,为解决风电接入系统引起的频率波动问题,提出变论域云PI负荷频率控制策略,对云模型输入和输出论域动态调整。为避免增加控制器的复杂程度,基于函数形式设计论域的伸缩因子。最后,仿真结果表明,所设计的控制器能进一步提高云PI控制器的自适应能力,更好地处理风电不确定性对系统频率的影响。

基于变论域模糊PID的金属热处理过程温度控制方法

为高效且安全地提取金属合金内的可用材质并分析其性能,利用变论域模糊PID技术,实现对热处理过程的温度控制。设定在金属规则状态不变的情况下,论域会随着偏差的缩减出现伸缩,即需要增添新的规则。若偏差率能够支持模糊量化取整,控制器的伸缩因子可能会陷入无法取值的情况。此时,通过二元函数分片双一次插值法计算伸缩因子,在临近分档之间填充新规则,确保伸缩因子取值的连续性。然后,在模糊PID控制过程中加入变论域,依靠控制器实现对金属热处理过程温度的控制。根据实验验证情况可知:该方法有效提高了控制效果,在应用该方法后,缩短了温度控制时间,在100s内就可以是加热温度到达拟定值。

直线倒立摆变论域模糊PID控制系统研究

针对传统的直线倒立摆PID控制器参数整定方法主观性强,系统响应性能不佳等问题,提出了一种基于变论域模糊PID参数整定方法用于直线倒立摆系统的控制。首先采用机理建模法建立了直线倒立摆数学模型,其次利用MATLAB/Simulink搭建了直线倒立摆双闭环控制模型,设计了变论域模糊PID控制器与PID控制器对比分析,最终在某公司的直线倒立摆上实现了基于变论域模糊PID控制的直线倒立摆稳摆控制。通过仿真与实验结果分析,相较于PID控制器,采用变论域模糊PID控制器对直线倒立摆系统控制具有较好的稳定性与更强的抗干扰性。

车辆主动悬架自适应变论域T-S模糊控制研究

针对传统变论域模糊控制存在过度依赖专家经验、伸缩因子参数不能自适应调整的问题,提出一种车辆主动悬架自适应变论域T-S模糊控制策略,从而提高车辆的行驶平顺性。结合神经网络和T-S模糊推理建立基于自适应神经模糊推理的一阶T-S模糊控制器,利用神经网络的自学习特性产生完善的模糊规则,进而在传统函数型伸缩因子的基础上,将系统误差和误差变化率作为动态参数引入伸缩因子中,实现伸缩因子参数的自适应调整,解决了传统函数型伸缩因子因参数确定难度大导致控制效果差的问题。通过随机工况下的仿真分析和基于相似理论的缩尺实验,对所提出算法的有效性和工况自适应性进行了验证。结果表明,所提出的自适应变论域T-S模糊控制策略具有较强的工况适应性,在不同车速、路面激励下均可有效提高车辆的平顺性并保证轮胎接地安全性。

基于变论域模糊PI控制的M3C外环控制策略

模块化多电平矩阵变换器可为远程交流电网提供频率控制支持,在高压低频交流输电系统中具有良好的应用前景,但传统外环比例积分(PI)控制器易受到自身参数和负荷变化的影响,控制效果稳定性不高。为此,这里提出了一种变论域模糊PI自适应外环控制策略。利用变论域模糊PI控制的自动感应和自适应能力,实现了外环输入误差大小的自适应和自调整。同时,利用基于函数的伸缩因子方法为输入/输出论域设计伸缩因子,以提高控制精度。仿真和实验结果表明,与传统PI控制相比,该控制不仅提高了系统稳定性,而且增强了自适应调节能力。

红外干燥箱变论域模糊PID复合温控设计

烘干失重法粮食水分测定过程中,干燥箱温度的精准控制是检测结果准确性的重要保障。针对干燥箱温度变化过程非线性、时滞性和温控精度高的特点,提出一种基于粒子群模型参数辨识的变论域模糊PID复合温度控制策略。基于红外辐射干燥机理及能量守恒方程建立温控系统非线性模型,并利用粒子群优化算法完成参数辨识,通过设定二级偏差阈值,将变论域模糊PID算法结合Bang-Bang控制方法构成自适应分级复合控制策略。系统仿真实验表明:相较于常规PID控制和传统模糊PID控制方法,改进后的复合控制策略在超调量、调节时间和控制进度方面明显改善,在不同工作点温度下,控制误差均小于0.4℃,且具有较好的抗干扰能力。

可靠性驱动下的机械元动作单元变论域自适应模糊PID振动控制系统研究

机械元动作装配单元可靠性是整机功能可靠性的重要构成,元动作单元工作过程中振动异常是导致其故障频发的重要因素。因此,采取有效的振动控制策略对降低元动作单元运行故障、提高单元可靠性和整机性能具有良好的工程意义。结合主动控制思想采用简易、精准的作动装置建立了一种智能的振动控制系统。为了提升控制系统中智能位移作动器的进给精度,设计了变论域自适应模糊PID控制器,并通过仿真分析了控制系统的可行性。仿真结果表明,变论域自适应模糊PID控制器下的系统响应具有极低的超调量、较少调整时间和趋于零的稳态误差。此项研究为提高机械产品使用可靠性提供了一种新的振动控制技术手段。

考虑变论域模糊转角补偿和网络时滞的智能车辆路径跟踪控制

在智能车辆路径跟踪控制系统中,网络时滞会直接影响控制器的控制性能,降低车辆行驶稳定性。同时,智能车辆路径跟踪控制通常未考虑未来道路曲率和期望车速信息,导致控制精度较差。为提高智能车辆在路径跟踪时的稳定性和控制精度,针对存在网络时滞的智能车辆路径跟踪控制系统,设计了含有时滞控制的状态反馈控制器,并提出了基于变论域模糊控制的前馈转角补偿控制器设计方法。首先,运用Frenet坐标系原理完成了智能车辆运动学和三自由度动力学建模,同时针对系统存在的时变参数,采用T-S模糊方法进行模型线性化;其次,针对控制器输入端存在的网络传输时滞,设计了包含时滞控制的H∞状态反馈控制器;最后,为提高转向控制精度,以车速和道路曲率为输入,设计了变论域模糊控制进行前馈转角补偿。结果表明:相比于传统控制方法,通过对传输时滞进行控制,并加入变论域前馈模糊转角补偿,能够提高车辆在时滞存在条件下的路径跟踪控制稳定性和控制精度,实现较好的路径跟随效果。

基于变论域模糊补偿的空间机器人自适应控制

相比地面环境,太空环境中机器人系统暴露在宇宙射线中更容易受到外部干扰,且因难以维护和燃料消耗等原因带来的质量和惯性等系统参数变化使得其更容易存在系统不确定性。针对载体位置不受控的漂浮基空间机器人系统存在系统不确定性和外部干扰的问题,提出了一种基于变论域模糊控制的轨迹跟踪控制方法。在使用计算力矩控制器求解标称系统控制力矩的基础上,使用变论域模糊控制对系统不确定性和外界干扰带来的误差进行补偿。论域范围的实时变化使变论域模糊控制可以适用于不同时刻的不同误差范围,从而有效提高了系统的响应速度,减小了系统的稳态跟踪误差。最后通过李雅普诺夫方法证明控制方案的稳定性,并通过数值仿真证明了控制方法的有效性。

基于变论域模糊PID算法的锂电池组级联式均衡控制

为了解决锂电池组在长期使用过程中串联单体电池之间电压存在不一致的问题,提出了一种基于变论域模糊PID控制的级联式双向Cuk均衡电路系统。该系统采用级联式双向Cuk均衡电路实现了不相邻电池之间的均衡,采用变论域模糊PID算法提高了电池电压的均衡速度。为了验证该系统的可行性与优越性,在MATLAB/Simulink中设计了传统双向Cuk均衡电路和级联式双向Cuk均衡电路仿真模型,模糊PID算法和变论域模糊PID算法控制下的仿真实验结果对比表明,基于变论域模糊PID算法的级联式双向Cuk均衡拓扑的均衡时间比未加控制算法的传统双向Cuk均衡拓扑的均衡时间减少了64.29%;比未加控制算法的级联式双向Cuk均衡拓扑的均衡时间减少了50.82%;比基于模糊PID算法的级联式双向Cuk均衡拓扑的均衡时间减少了14.29%。系列仿真实验结果对比分析验证了基于变论域模糊PID控制的级联式双向Cuk均衡电路系统可以提高电池的电压均衡速率。

基于BP-NSGA-Ⅱ优化的高速电梯轿厢水平振动变论域模糊PID控制

针对影响高速电梯乘坐舒适性和安全性的轿厢水平振动问题,提出一种基于反向传播(Backpropagation,BP)神经网络和非支配排序遗传算法-Ⅱ(Non-dominant Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)的变论域模糊PID控制方法。首先建立基于达朗贝尔原理的轿厢动力学模型,其次在传统变论域模糊PID控制的基础上建立以量化因子作为输入,轿厢水平振动加速度均方根和位移均方根作为输出的BP神经网络模型,最后将该模型作为NSGA-Ⅱ算法的适应度函数,通过NSGA-Ⅱ算法优化量化因子来提高系统控制精度。仿真分析结果表明:基于BP神经网络和NSGA-Ⅱ算法的变论域模糊PID控制方法对轿厢水平振动的抑制效果优于变论域模糊PID控制方法。

基于变论域模糊自抗扰的PMSM控制研究

为提高永磁同步电机伺服系统抗负载能力和速度控制的精度,提出一种变论域模糊自抗扰控制策略。变论域模糊控制对自抗扰控制参数进行在线优化调整,提升线性自抗扰控制器自调节能力。在Matlab/Simulink平台进行仿真实验,结果表明,基于变论域模糊自抗扰控制算法,与传统比例微分控制策略相比,具有更好的系统动、静态响应性能,且对负载扰动具有更强的鲁棒性。

基于变论域模糊控制策略的PMSM无传感器控制

针对常规超螺旋滑模观测器(STSMO)在进行永磁同步电机转子位置和转速估算时因其滑模增益固定而存在的抖振问题以及鲁棒性差的问题,本文提出了一种基于变论域模糊控制的超螺旋滑模观测器来实现PMSM的无位置传感器控制。首先利用模糊控制STSMO的滑模增益,使滑模增益能够根据设定的模糊规则进行自适应调整,削弱高频抖振,提高鲁棒性;其次,将变论域思想融入到模糊控制规则当中,从而使模糊控制器输入、输出论域能够实时的扩张或者收缩,进而提高观测器的观测精度并降低系统抖振。通过Matlab搭建仿真模型和半实物仿平台实验验证,基于变论域模糊控制的超螺旋滑模观测器可以有效抑制系统抖振,提高估计精度。

车用异步电机变论域模糊PID矢量控制系统研究

针对车用异步电机因电机参数变化和负载波动而导致性能变差问题,设计了一种基于矢量控制的变论域模糊PID控制策略。采用变论域模糊PID控制实现控制参数自整定和控制规制自调整,并将其运用于MATLAB/Simulink搭建异步电动机矢量控制策略中。仿真结果表明,基于变论域模糊PID矢量控制的复合控制策略具有响应速度快、超调量小和抗干扰能力强的优点。实验结果表明,该算法是有效的,能够实现对电机的实时控制,具有一定的实用价值。

基于变论域模糊比例积分微分控制的介入手术机器人系统研究

在微创介入手术中,保证主从端导管位移的同步性,可解决医生能够有效控制主端电机转速来实现力反馈,提高手术的安全性,避免给病人带来不必要的风险。对传统比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)主从端力反馈控制加以优化,使用变论域模糊PID控制算法对主从端力反馈进行监控,调节伸缩因子来获取最合适的PID数值,能够保证主从端的同步性。把两种控制方法进行主从端位移同步实验比较得知,变论域控制算法下的平均误差和方差都小于传统PID,表明了该算法对主从端同步控制的优越性,验证了变论域控制方法的有效性和可行性。

基于变论域模糊PID的AUV靶标运动追踪控制

针对AUV靶标系统运动追踪响应速度慢、控制精度低的问题,提出将变论域模糊PID的控制算法应用于AUV靶标瞄准系统上。通过模拟AUV在海中航行受到的力,建立了AUV动力学模型,将变论域思想结合模糊PID引入AUV靶标瞄准运动追踪控制系统,设计了基于变论域模糊PID控制算法的控制器。利用MATLAB搭建变论域模糊PID、常规模糊PID、传统PID控制系统模型,在3种姿态控制系统模型下,对航行器运动追踪的控制效果进行仿真与分析。结果显示,变论域模糊PID在AUV靶标控制上具有超调量小、响应速度快、动态响应能力强、控制精准度高的优点。

变论域模糊PID在吹膜机收卷张力中的应用

在吹膜机生产加工过程中,吹膜机张力的精准控制和稳定性是影响薄膜质量的关键因素,传统PLC控制的吹膜机张力控制系统是一个非线性、强耦合和抗干扰能力低的控制系统,结合吹膜机设备结构功能特点,搭建薄膜收卷张力控制系统模型,采用变论域模糊PID控制方式实现对吹膜机张力精准的提高。变论域模糊PID控制主要是通过伸缩因子来实时调整模糊论域变化进而实现动态调节PID参数,通过MATLAB仿真对比分析可知,变论域模糊PID在收卷张力控制效果方面优于模糊PID和传统PID控制方式,且吹膜机张力控制系统无超调,上升时间短,抗干扰能力强。实验表明,变论域模糊PID控制策略对非线性时变的薄膜张力控制效果改变显著。

倾斜镜的变论域自适应模糊PID控制方法

自适应光学中倾斜镜能否精准稳定地跟踪目标取决于系统控制性能。根据控制系统性能指标的要求,提出一种变论域自适应模糊PID控制方法。根据辨识出的倾斜镜模型,建立倾斜镜的传递函数,并利用Simu⁃link建立系统模型,开展了变论域算法的仿真实验。仿真结果表明,与经典PID控制和模糊PID控制相比,变论域自适应模糊PID控制,无论在时域还是频域都有更小的系统跟踪误差,利用参数自整定的特性克服了系统参数变化对鲁棒性造成的不利影响,具有更好的动态性能。该方法既具有PID控制的鲁棒性,又具有模糊控制的调控能力,同时具备简单有效的参数整定与自适应作用。

粒子群优化变论域模糊PID的永磁同步电机矢量控制策略

永磁同步电机具有结构简单、噪音低、效率高等优点而得到广泛应用。但是传统的矢量控制方法已经不能满足当前产业的控制需要,为了获得更好的控制性能,在普通PID控制的基础上,提出了一种基于粒子群算法优化的变论域模糊PID控制方法。分析永磁同步电机矢量控制原理,并建立了PMSM在dq坐标系下的数学模型,设计了基于PSO的变论域模糊PID控制器,利用Matlab/Simulink搭建id=0矢量控制下的PMSM调速系统仿真模型。仿真结果表明,与传统PID控制和模糊PID控制相比,基于粒子群优化的变论域模糊PID控制方法在具备传统模糊控制和PID控制算法优点的同时,利用粒子群算法得到最佳模糊论域,提高了永磁同步电机控制系统的动态响应速度,减少了超调和波动。