基于模糊自适应PID控制器的夹具自适应控制研究

为提高夹具自适应控制的稳定性和响应速度,以电磁无心夹具为研究对象,提出一种基于模糊自适应比例-积分-微分(proportion integration differentiation, PID)控制器的控制方法。首先构建夹具数学模型,然后结合模糊控制和PID控制的优势,构建模糊自适应PID控制器对夹具进行自适应控制,最后通过在MATLAB软件上进行仿真。结果表明,该方法实现了阶跃信号、突加负载、正弦信号输入等不同条件下的夹具控制,且具有优异的控制性能。整个控制过程中,该方法超调量为2.11%,响应时间0.08 s。相较于PID控制器、模糊控制器、自抗扰控制器、模糊滑模控制器,该方法提高了夹具自适应控制的精度和响应速度,且可用于实际夹具自适应控制中,具有一定的实际应用价值。

基于改进DDPG-PID的芯片共晶键合温度控制

芯片共晶键合对加热过程中的升温速率、保温时间和温度精度要求较高,在使用传统的比例-积分-微分(PID)温度控制方法时,存在响应时间过长、超调量过大、控制温度不够准确等问题。针对共晶加热台的温度控制问题,提出了一种基于改进的深度确定性策略梯度(DDPG)强化学习算法优化PID参数的控制方法,采用分类经验回放的思想,以奖励值大小为标准对经验进行分类存放,根据智能体当前的状态和下一步动作,从相应的经验池中进行采样并训练,并根据PID控制算法的特性设计了合理的奖励函数,改善了强化学习中奖励稀疏的问题,提高了算法的收敛速度与性能。仿真结果表明,与传统PID控制、常规DDPG-PID控制相比,改进DDPG-PID控制缩短了响应时间,降低了超调量,近乎消除了稳态误差,提高了控制性能和系统稳定性。

基于PID的陆区航路纵向碰撞风险控制

为提高陆区航路运行的安全性,减少间隔冲突隐患,仿真研究陆区航路纵向碰撞风险,首先,基于位置误差理论建立陆区航路的纵向碰撞风险数学模型,综合考虑飞行员干预时间,使用安全目标水平反推,确定航空器运行安全区域的前后边界;然后,使用Matlab软件的System Identification工具箱拟合辨识快速存取记录器(QAR)数据,得到反映发动机推力手柄角度和速度变化对应关系的传递函数,依此设计比例、积分与微分(PID)控制系统,将航空器纵向间隔控制在安全区域内;最后,使用Simulink搭建控制系统进行仿真,以验证控制系统功能。结果表明:在给定航路流量(50架/h)条件下,该控制系统能够实时计算2机纵向安全间隔范围(3326~16674 m),并在产生间隔冲突时于70 s内将前后机间隔调整至标称值。PID控制系统能够将碰撞风险始终维持在安全目标水平之上,提高航空器运行的安全性。

模糊PID控制下的CSPRs配对进近纵向碰撞风险

为控制近距离平行跑道(CSPRs)配对进近的纵向碰撞风险,提高该程序的运行安全,首先,基于快速存取记录器(QAR)数据分析航空器在进近过程中的速度变化特征,拟合其在进近阶段的定位误差分布;其次,考虑前机的尾流影响,建立基于位置误差的配对进近纵向碰撞风险模型,计算得到前后机的最优纵向间隔;然后,使用Matlab的System Identification工具箱,拟合辨识发动机推力手柄角度和飞机速度变化的相关数据,得到其对应关系的传递函数,根据该函数设计模糊比例、积分、微分(PID)控制系统,通过控制前后机间的纵向间隔使碰撞风险维持在最低值;最后,使用Simulink仿真验证该控制系统。结果表明:模糊PID控制系统在响应时间、超调量、稳定性等方面的表现皆优于传统的PID控制系统,该模糊PID系统能在50 s内将前后机的纵向碰撞风险控制在最低值(1.72×10-38次事故/飞行小时),并且在整个配对程序的实施过程中维持该值。

边缘计算在隧道车道控制中的应用与优化

主干公路中的隧道车道设计容量通常有限,当车流量超过道路的承载能力时容易导致拥堵。文章针对隧道中潮汐车道管理存在的问题,提出一种基于边缘计算的车道控制系统。首先,系统构建复杂的边缘节点,包括感知模块、通信模块、决策与控制模块等,实现拥堵时段的潮汐车道控制。其次,系统中的边缘节点以网络摄像头、工业计算机和车道控制器为基础,构建一个紧密合作的系统,充分发挥边缘计算的优势。最后,针对交通流量的变化,文章引入自适应车道控制策略,通过比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative,PID)控制器动态调整相位时长,以提高车流通行效率。

集成式电子液压线控制动系统建模与仿真

为了解决线控制动系统模型复杂、仿真困难等问题,文章针对一款常见的集成式电子液压线控制动(integrated electronic hydraulic brake,I-EHB)系统,推导其数学模型并进行仿真分析;在MATLAB/Simulink中搭建线控制动系统的仿真模型,设计比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)制动控制器,实现对集成式电子液压线控制动系统的压力控制。仿真结果表明:该线控制动系统在PID控制器作用下实际输出压力值能够较好地跟随理想压力值,可以提供较好的制动效果。该文的研究对于线控底盘的开发具有积极推动作用。

飞机货舱模拟烟雾的闭环控制研究

考虑到试验过程的安全性,飞机货舱烟雾探测系统适航验证试验一般不会使用真实火灾烟雾,而是通过烟雾发生器产生模拟烟雾进行试验。但是烟雾发生器产生的模拟烟雾与真实火灾烟雾有一定的差异,要想在验证过程中使两种烟雾达到近似的效果,就需要对模拟烟雾进行闭环控制,从而能更加准确地进行烟雾探测系统的验证。首先,在火灾动力学模拟器(FDS,fire dynamics simulator)中建立烟雾模拟数值模型,设定烟雾发生器发烟的边界条件,计算得出目标位置处的烟雾数据,然后辨识出模拟烟雾的代理模型,最后设计闭环控制律。研究结果表明,建立的烟雾模拟模型符合要求,设计的控制律能达到对模拟烟雾的控制效果。通过对模拟烟雾的闭环控制研究,可以为飞机货舱烟雾探测的验证工作提供可行的方法和支持。

光伏发电系统中基于物联网的实时监测与反馈控制

文章主要研究基于物联网的光伏发电系统的实时监测与反馈控制。通过智能架构,实时监测关键参数,并采用比例-积分-微分(Proportion-Integral-Differential,PID)控制算法确保系统在不同工况下的稳定运行。在实时监测方面,选用适用于实时监测的传感器,并通过高频率数据采集提高系统对状态变化的敏感性。通过模块协同与系统整体优化,成功构建高效、稳定、实时响应的光伏发电系统,为清洁能源的可持续利用提供有力支持。

特高压直流输电系统动态电压控制策略研究

为提高特高压直流输电(Ultra High Voltage Direct Current Transmission,UHVDC)系统的电压稳定性与整体运行效率,分析UHVDC系统概述与动态电压控制策略设计目的和原理,并深入研究现有电压控制方法,如比例-积分-微分(Proportion-Integral-Differential,PID)控制、模糊逻辑控制、人工智能控制策略等,设计一种基于深度学习的新型动态电压控制方法。通过实际测试证实,新型控制策略在提高电压稳定性与响应速度方面具有有效性,不仅能有效应对复杂电网环境下电压波动问题,还能在保证系统稳定的同时提高能效。

模糊自适应PID控制在过程控制实验系统上的应用

简单介绍了常规比例、积分、微分（PID）控制的优缺点和模糊控制的基本原理,介绍了模糊自适应PID控制的系统结构,针对过程控制装置中的双水箱液位系统,主调节器采用模糊自适应PID控制,副调节器采用比例积分调节器的串级控制系统对水箱液位控制。基于Matlab仿真和MCGS组态软件,对模糊PID控制进行研究。试验结果表明,模糊PID具有比常规PID更好的控制效果。此结果对于过程控制的理论研究和工程应用具有较好的参考价值。

具有变异特征的蚁群优化PID的USV航向控制

针对水面无人船(USV)航向控制存在的实时性差、精度不高等缺陷,提出一种利用具有变异特征的蚁群算法优化比例-积分-微分(PID)参数来进行USV航向控制的方法。在USV航向控制运动学模型的基础上,以绝对误差的矩的积分作为目标函数,将改进的适用于PID参数优化的变异算子引入到蚁群算法中,对USV航向控制过程进行PID参数优化。并对比具有变异特征的蚁群优化PID航向控制算法、常规蚁群PID航向控制算法及PID航向控制算法对USV航向控制的控制效果。仿真实验及实地测试表明:所提方法在参数优化过程中比常规蚁群算法收敛速度快,寻优能力强,具有航向控制超调量小、跟踪速度快以及控制稳定等优点。

基于专家PID控制的微波加热功率主动控制方法

针对现有微波功率控制方法存在的过渡时间长,稳定性差等问题,提出微波源功率专家比例积分微分(PID)主动控制法,在防止出现"热失控"的前提下,根据物料的介电特性、反射功率等先验知识,建立专家控制规则库,将控制规则预存于控制器,解决微波加热过程实时控制难,控制精确度差等问题。仿真实验结果证明,专家PID控制比经典PID控制达到稳态的用时节约70%,效率提高89%,精确度提高87%。

双变量串级PID板球控制系统的设计与实现

传统单级比例积分微分(proportional-integral-derivative control,PID)控制只适用于单一变量的简单线性对象,不适用于板球系统这种复杂的多变量、非线性系统。基于对板球系统物理模型研究,提出一种基于串级PID的板球控制系统,小球的位置和速度同时作为反馈量,实现对两个变量的同时控制,并设计了板球系统硬件结构,进行了实际验证。测试表明,所提出的板球控制系统调节时间短、超调量小、误差小,且有一定的抗干扰能力。

压电陶瓷迟滞逆模型的前馈PID控制

为减小压带陶瓷迟滞特性对系统跟踪精度的影响,在Preisach模型的基础上对压电陶瓷迟滞性进行建模。借助Matlab软件对实验数据进行拟合和采用逆控制思想,在迟滞逆模型的基础上提出前馈PID(即比例、积分、微分)控制算法。实验结果表明,压电陶瓷最大迟滞性控制在2.2%内,输入、输出具有较好的线性关系,带前馈的PID控制具有良好的控制性能。

压电微动平台的改进PID控制

为使压电微动平台具有良好的静动态特性,即响应快,超调量小,无振荡及稳态误差小,采用比例、积分、微分(PID)控制法来对其进行定位控制。将常规PID控制中积分环节的矩形积分改进为梯形积分,以提高压电微动平台的控制精度;采用微分分离法对常规PID控制中的微分环节进行改进,以使压电微动平台在具有良好稳定性的情况下,具有很快的响应速度。实验验证了压电微动平台改进PID控制的有效性,结果表明,压电微动平台对4μm阶跃参考位移的响应时间为0.05s,输出略有超调,但无振荡,且稳态误差几乎为0;在变幅值三角波及任意波形参考输入作用下,压电微动平台的输出可很好地跟踪输入。

基于多目标粒子群的非线性系统PID控制器设计

PID控制器自产生以来,一直是工业生产过程中应用最广泛、最成熟的控制器。随着控制品质的要求越来越高,综合考虑系统的准确性、稳定性、快速性等多个性能指标,基于改进的Pareto最优排序多目标粒子群算法,给出一个适用于一类非线性系统的PID控制器设计方法。采用经典的非线性倒立摆系统作为PID被控对象进行仿真,将超调量和调节时间两个目标作为多目标粒子群算法的目标,求出一组Pareto最优控制参数,通过跟踪控制得到精确稳定的控制效果。

基于变论域模糊PID的航空转台控制系统研究

航空转台是进行地面仿真的关键设备,其控制系统的随动性对地面仿真结果有很大影响。围绕航空转台的控制结构和算法策略,提出使用粒子群优化算法迭代寻优以保证论域最佳的变论域模糊比例积分微分(proportion integral differential, PID)控制策略。以MATLAB作为仿真环境,分析本文所提算法策略的优化效果,仿真结果表明该控制策略相较于常规PID的时间乘绝对误差积分准则(ITAE)指标有显著提升。搭建以可编程多轴运动控制卡(programmable multi-axes controller, PMAC)控制器为核心的航空转台实物测试系统进行算法验证,实验结果表明,基于变论域模糊PID的航空转台控制系统可使航空转台的控制精度得以显著提升,超调量更小,调节时间更短,同时具备实用性,极大地提高了航空转台控制系统的随动性。

多层压电执行器输出位移的模糊神经元PID控制

为了提升压电执行器输出位移的性能,该文采用模糊神经元比例、积分、微分(PID)控制器对其输出位移进行控制。首先,分析了压电悬臂梁执行器机电特性,搭建其动力学模型;其次,将模糊算法、神经元、PID三者相结合,设计出一种能快速、精确、抗干扰能力强的控制器;最后,对压电悬臂梁执行器控制系统进行了仿真,并通过实验验证了该控制器的性能。结果表明,压电执行器对5μm阶跃目标位移的响应时间为0.3 s,且无超调,稳态误差中线由无控制时的0.57~0.66μm减小为几乎为0;在跟踪由正弦信号、常值信号、斜坡信号所组成的目标位移时,跟踪误差几乎为0。该文所设计控制器可消除压电执行器的定位误差,并使其具有抗干扰能力强,响应迅速,无超调量等优点。

基于模糊PID控制的控温箱设计

为满足标准电阻量值传递时苛刻的温度要求,设计了精度高、稳定性强的控温箱。通过四线制温度传感器Pt100实现控温箱内腔温度的采集,模糊比例—积分—微分(PID)控制器通过改变脉宽调制输出的占空比控制发热电阻的功率,以保持温度稳定。通过改变内腔中外加功率电阻的发热量,模拟标准电阻发热,以测试控温箱内部抗干扰能力;通过多点比对法对控温箱内腔温度的均匀性进行评价。经过数据分析,控温箱稳定性优于1 m K,温度不均匀性低于6 m K,当外加功率小于0.31 W时,控温箱能保持稳定。结果表明,控温箱抗干扰性能良好,稳定性及均匀性满足要求,可以为标准电阻量值传递提供稳定的温度环境。

基于磁流变阻尼器的双跨轴系PID振动控制研究

为了解决双轴串联的旋转机械在临界转速处产生共振问题,搭建了双跨转子实验台,在不改变原有支撑形式的条件下将磁流变阻尼器分别安装在串联的轴1、轴2上,并建立双跨轴系振动的半主动控制系统,采用比例-积分-微分(PID)控制方法,以振幅为反馈参数实时调节阻尼器电流,在线抑制双跨轴系的振动,并在此基础上通过整定PID控制的比例系数K研究其值对振动控制效果的影响。实验结果表明:基于磁流变阻尼器的PID控制系统可以有效控制两个串联轴在临界转速附近的振动;对临界振幅过大的转子宜采用较大K值,而对临界振幅较小的转子可适当减小K值。