Study of improved gray predictive PID control algorithm

According to these characteristics of the movement of the special platform servo,a new improved grey predictive PID control algorithm was proposed based on the grey predictive PID,and then the algorithm was simulated by MATLAB.As a result that it can improve the response speed and stability of the system,and meet the demand of the system.

采摘机器人机械手避障方法研究——基于遗传优化和模糊PID控制器

为了提高采摘机器人机械手移动的自动化程度,使其在移动过程中有效避开障碍物,将基于PID控制器的避障系统引入到了机械手的设计上,并采用遗传算法和模糊算法对控制器进行了优化,提高了机械手移动的准确性和平稳性。模拟采摘机器人机械手的作业环境,对机械手的避障功能进行了测试,结果表明:机械手可以成功躲避障碍物,且采用遗传和模糊算法优化的机械手具有更高的移动平稳性,对于提高果实采摘效率和质量具有重要的作用。

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.

基于单片机和PID算法的温度智能控制系统设计

为提高温度控制的智能化水平,设计一种智能温度控制系统。该系统以STC89C52单片机为控制器,采用PID算法控制温度,具有语音播报和手机远程控制等功能。采用DS18B20温度传感器采集环境温度;设计LCD12864显示电路实时显示当前温度、温度上下限以及温度状态;设计WT588D语音提醒电路,当测量温度小于下限或大于上限时发出语音提醒;设计按键电路实现温度上下限值的设定;设计蓝牙通信电路,与手机APP通信,实现远程控制;采用PID算法输出控制量,控制固态继电器驱动加热或降温装置,实现温度控制。其次,对温度控制系统的硬件和软件进行设计,并制作实物进行运行测试。实验结果表明,所设计的温度控制系统能够很好地实现温度控制,从而达到预期效果,且操作方便、成本低,具有较强的应用价值。

基于模糊-遗传算法的粗纱机出料传动系统PID参数优化方法

目前常规的粗纱机出料传动系统PID参数优化方法主要通过结合被控对象的稳态增益情况构建出优化函数,实现PID参数优化整合,忽略了实际运行工况下的干扰成分,导致参数优化效果不佳。对此,提出基于模糊-遗传算法的粗纱机出料传动系统PID参数优化方法。首先结合PID的系统阶跃响应曲线,以被控量的偏差变化率作为主要参数选取性能指标;然后通过引入负荷扰动模块以及频率干扰模块,对PID调节模块进行建模分析;最后结合模糊-遗传算法对最优适应度值进行求解,从而实现PID参数的有效优化,并对提出的方法进行优化效果检验。最终测试结果表明,采用提出的方法对PID参数进行优化整合时,控制输出曲线与理论输出曲线的拟合程度更高,具备较为理想的优化效果。

基于粒子群优化模糊PID控制的水厂加氯系统

水厂加氯过程具有非线性、大时滞等特点,采用传统的PID控制方式难以实现消毒剂精准投加。因此,以某采用次氯酸钠消毒系统的水厂为例,首先通过分析该水厂加氯系统工作原理,结合工程经验和运行数据确定了加氯过程的近似数学模型。然后综合使用粒子群优化算法、模糊控制算法和PID控制算法,设计了一种粒子群优化模糊PID控制器,并利用MATLAB软件搭建了粒子群优化模糊PID控制系统和传统PID控制系统的模型进行仿真验证,结果表明:相较于传统PID控制系统,粒子群优化模糊PID控制系统的超调量减少了89.36%,调节时间减少了46.63%,其抗干扰能力也更强,系统整体控制效果有了较大提升。最后使用基于粒子群优化的模糊PID控制法对水厂加氯控制系统进行改造,试运行后发现,新系统控制效果良好,出厂水游离氯值能够稳定在设定值附近。

A PID Tuning Approach for Inertial Systems Performance Optimization

In the practice of control the industrial processes, proportional-integral-derivative controller remains pivotal due to its simple structure and system performance-oriented tuning process. In this paper are presented two approaches for synthesis the proportional-integral-derivative controller to the models of objects with inertia, that offer the procedure of system performance optimization based on maximum stability degree criterion. The proposed algorithms of system performance optimization were elaborated for model of objects with inertia second and third order and offer simple analytical expressions for tuning the PID controller. Validation and verification are conducted through computer simulations using MATLAB, demonstrating successful performance optimization and showcasing the effectiveness PID controllers’ tuning. The proposed approaches contribute insights to the field of control, offering a pathway for optimizing the performance of second and third-order inertial systems through robust controller synthesis.

爆胎车辆动力学分析及模糊PID控制优化策略研究

车辆通过控制系统提高行驶的稳定性,但在爆胎时容易导致车辆行驶失去稳定性,从而造成车辆发生侧翻现象。为改善车辆动力学控制系统输出效果,建立了车辆轮胎动力学模型。引用模糊比例-积分-微分(PID)控制器,给出了模糊PID控制器输出参数与误差和误差变化率的关系图。提出人群搜索算法,利用人群搜索算法迭代搜索原理对模糊PID控制器参数进行寻优。以车辆2种行驶路况为例,利用Matlab软件对爆胎车辆的稳定性进行仿真,比较和分析爆胎车辆优化控制系统的输出效果。结果显示:采用模糊PID控制系统,爆胎车辆产生的偏航角、俯仰角加速度和侧倾角加速度较大。采用人群搜索算法优化模糊PID控制系统,爆胎车辆产生的偏航角、俯仰角加速度和侧倾角加速度较小。爆胎车辆采用人群搜索算法优化后的模糊PID控制器,不仅响应速度快,而且行驶的稳定性较好。

基于位置式PID的水暖床垫温度控制系统设计

温度控制在生产生活中发挥着举足轻重的作用。位式控制算法在调节具有滞后性的水暖床垫温度控制系统时容易导致温度在目标值上下波动,控制效果不理想。为了解决此问题,设计了一种基于位置式PID的水暖床垫温度控制系统,系统以51内核的微处理器为核心控制器、以负温度系数热敏电阻(Negative Temperature Coefficient,NTC)为温度传感器、以PTC为加热器、以直流电机作为循环水泵。经实际测试结果表明,该系统运行稳定,控温精度在±0.5℃以内,达到了理想的温度控制效果。

应用模糊PID自修正的电镀槽液温度控制方法

电镀槽液温度自动控制过程属于典型的混沌过程,在温度采集的过程中存在明显的非线性波动。典型的比例-积分-微分(PID)控制算法在这种混沌特性与非线性特性干扰下,存在控制精度较低、稳定性和鲁棒性较差等问题。此外,为解决非线性问题,PID算法需要循环迭代计算,存在控制时滞问题。以模糊控制为基础,提出了基于模糊PID的电镀槽液温度自动控制方法。该方法先设计温度数据采集结构,并将移动平均滤波、温度修正算法引入到采用的数据采集结构中,完成电镀槽液的实时温度数据采集。然后将采集到的温度数据作为构建的模糊PID控制器的输入。利用模糊控制规则引入修正因子,实现电镀槽液温度的自动控制。考虑到电镀槽液的时滞特性,在控制器中加入粗糙预估参考模型,对该特性加以抑制,提升控制性能。最后应用实验证明了所提方法的先进性。实验结果表明:所提方法具有较高的控制精度和效率,能够有效降低超调量和波动,应用效果较好。

基于改进麻雀搜索算法模糊PID控制器设计

为了提高无刷直流电机输出转速与转矩的平稳性,提出了一种通过时变惯性权重改进的麻雀搜索算法模糊PID控制器控制无刷直流电机。通过在Matlab/Simulink中对无刷直流电机进行控制仿真,仿真结果表明,时变惯性权重改进麻雀搜索算法模糊PID控制器控制无刷直流电机,其转速与转矩的平稳性符合要求,并且能够实时响应负载的变化。

基于复合模糊PID的植保无人机变量喷雾系统设计

为提升现有植保无人机喷雾流量随飞行速度变化自适应调整的精准性,降低施药偏差,设计了一种基于复合模糊PID控制算法的植保无人机变量喷雾系统,可根据无人机飞行速度,以基于复合模糊PID控制算法的PWM调制实时调整喷雾流量。通过测试平台分别对比了此控制算法与PID、模糊PID的响应情况,并进行了无人机喷雾流量随飞行速度变化的响应测试。结果表明:基于复合模糊PID控制的系统响应较PID超调量降低63.64%,较模糊PID调节时间缩减23.08%,复合模糊PID与模糊PID的稳态误差控制在3.125%内,小于PID的4.688%;基于PID、模糊PID、复合模糊PID的喷雾系统喷雾流量平均偏差分别为2.67%、3.85%、1.90%;基于复合模糊PID算法的喷雾系统跟随飞速变化自适应调整喷雾流量的最大偏差为6.29%,满足植保无人机施药作业要求,可为农业航空精准变量喷雾系统设计提供参考。

基于遗传算法前馈PID控制的电液伺服泵控系统性能研究

电液伺服泵控技术在液压支架、采煤机、掘进机、挖掘机等煤矿装备中得到了广泛应用,但在复杂工况下,其动作响应性和准确性受到较大影响,需进一步提高。在数学模型的基础上建立了关键部件仿真模型和系统模型,提出了基于遗传算法的前馈PID控制策略。利用MATLAB软件进行仿真,结果显示,阶跃压力信号响应曲线的稳态误差为0.1 MPa、响应时间为0.5 s,正弦压力信号跟随曲线的最大误差为0.02 MPa,较经典PID控制缩短了响应时间,降低了误差,整体性能得到提升。

基于自适应模糊PID算法的锂电池组双层均衡控制

为提高电池重组时的均衡效率,在传统Buck-Boost均衡拓扑电路的基础上,设计了一种锂电池组双层均衡拓扑电路。组内采用Buck-Boost电路均衡,组间利用双向反激变压器进行均衡。均衡控制策略采用自适应模糊PID算法,以电池荷电状态(state of charge, SOC)为均衡变量,利用模糊控制算法对PID参数进行调节,缩短了均衡时间,提高了均衡效率。在Matlab/Simulink中搭建了锂电池组双层均衡拓扑电路和自适应模糊PID控制算法模型。实验结果表明:在不同工作状态下,所提出的电池组均衡拓扑及其控制策略将均衡时间效率平均提高了58.36%,验证了该方案的有效性。

Self-adaptive PID controller of microwave drying rotary device tuning on-line by genetic algorithms

The control design, based on self-adaptive PID with genetic algorithms(GA) tuning on-line was investigated, for the temperature control of industrial microwave drying rotary device with the multi-layer(IMDRDWM) and with multivariable nonlinear interaction of microwave and materials. The conventional PID control strategy incorporated with optimization GA was put forward to maintain the optimum drying temperature in order to keep the moisture content below 1%, whose adaptation ability included the cost function of optimization GA according to the output change. Simulations on five different industrial process models and practical temperature process control system for selenium-enriched slag drying intensively by using IMDRDWM were carried out systematically, indicating the reliability and effectiveness of control design. The parameters of proposed control design are all on-line implemented without iterative predictive calculations, and the closed-loop system stability is guaranteed, which makes the developed scheme simpler in its synthesis and application, providing the practical guidelines for the control implementation and the parameter design.

The Distribution Population-based Genetic Algorithm for Parameter Optimization PID Controller

Enlightened by distribution of creatures in natural ecology environment, the distributionpopulation-based genetic algorithm (DPGA) is presented in this paper. The searching capability ofthe algorithm is improved by competition between distribution populations to reduce the search zone.This method is applied to design of optimal parameters of PID controllers with examples, and thesimulation results show that satisfactory performances are obtained.

基于麻雀搜索算法优化的模糊PID控制方法研究

为解决肥料和水的配比过程中,酸碱度(pH)和电导率(EC)的稳态时间长、超调量大等问题,在模糊PID控制的基础上融合麻雀搜索算法对控制器的三个增益参数(比例、积分、微分)进行有效优化。在MATLAB/Simulink下分别做传统PID控制pH和EC值的仿真试验、模糊PID控制pH和EC值的仿真试验以及基于麻雀搜索算法优化的模糊PID控制pH和EC值的仿真试验,将三者仿真试验中pH和EC值的稳定时间以及超调量进行对比。试验结果表明:基于麻雀搜索算法优化的模糊PID控制与传统的PID控制相比,酸碱度和电导率的稳定时间分别减少475 s和261 s,超调量分别减少5.4%和12.19%,与模糊PID控制相比,酸碱度和电导率的稳定时间分别减少356 s和95 s,超调量分别减少1.4%和2.34%。所提出的控制方法能够使系统具有更小的超调量和更快地达到上升稳态时间,可以精准的控制肥料和水的配比。

改进麻雀搜索算法的四旋翼PID参数优化设计

针对四旋翼无人机PID控制器参数人工整定复杂、费时且难以确保最优的问题,提出一种基于改进麻雀搜索算法的PID参数优化方法,用于四旋翼无人机控制系统。首先引入Piecewise混沌映射,增强初始种群分布的均匀性;其次在探索者位置更新公式中加入动态惯性权重,提升算法全局优化性能;最后结合自适应混合变异策略和历史最优值,增强变异的多样性、提高算法的搜索效率及精度。仿真结果表明,相比于标准麻雀搜索算法、粒子群算法和遗传算法,用改进麻雀搜索算法优化串级PID控制器参数,能够使控制系统具有更快的响应速度、更高的稳态精度。

基于改进鲸鱼优化PID的无刷直流电机转速控制算法

针对鲸鱼优化算法易陷入局部最优以及无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)速度控制响应慢、超调量大等缺点,提出一种改进鲸鱼优化算法(improve whale optimization algorithm,IWOA)优化PID(proportional integral derivative)参数的无刷直流电机速度控制算法.该算法采用高斯变异因子、自适应权重因子和动态阈值相结合对鲸鱼优化算法进行优化.仿真实验结果表明,改进鲸鱼优化PID的无刷直流电机转速控制算法具有更快的收敛速度以及较小的超调现象,鲁棒性也更好.

基于改进麻雀搜索算法的PID参数整定系统设计

PID参数整定是PID控制中的一个关键步骤,常规的PID控制在一定程度上已被淘汰。为改善PID控制的效果和精度,文中将黄金正弦策略与精英反向学习策略相结合,提出一种改进的麻雀搜索算法。用23个标准函数对所提出的新方法进行了验证,实验结果证明了新方法的有效性。利用改进的麻雀搜索算法对PID控制参数进行了优化,并对该方法进行了仿真分析。结果表明,采用该方法进行PID参数整定时,其具有更好的稳定性、更高的精度和更好的性能。