Optimal fuzzy PID controller with adjustable factors based on flexible polyhedron search algorithm

A new kind of optimal fuzzy PID controller is proposed, which contains two parts. One is an on line fuzzy inference system, and the other is a conventional PID controller. In the fuzzy inference system, three adjustable factors x p, x i , and x d are introduced. Their functions are to further modify and optimize the result of the fuzzy inference so as to make the controller have the optimal control effect on a given object. The optimal values of these adjustable factors are determined based on the ITAE criterion and the Nelder and Mead′s flexible polyhedron search algorithm. This optimal fuzzy PID controller has been used to control the executive motor of the intelligent artificial leg designed by the authors. The result of computer simulation indicates that this controller is very effective and can be widely used to control different kinds of objects and processes.

基于模糊控制的闪蒸罐PID控制器设计与仿真

PID控制器依照经验进行整定的方式需要花费大量时间和精力,而工业被控对象大都存在随时间变化、非线性等特性,PID控制的效果并不理想。以闪蒸罐压力控制为研究对象设计FUZZY-PID控制器。仿真结果表明:在PID调节后有超调情况下,FUZZY-PID控制器调节时间缩短约341.80 s,超调量减小约4.62%;在PID调节后无超调情况下,FUZZY-PID控制器调节时间缩短约395.60 s。抗干扰实验结果表明:在加入白噪声后,FUZZY-PID控制器与PID控制器控制效果差距不甚明显,都比较稳定,在同一时刻加入脉冲扰动后,FUZZY-PID控制器所需调节时间较PID控制器缩短约70.70 s,调节时间更短,更加稳定。说明相较于传统PID控制器,FUZZY-PID控制器调节时间更短、超调量更小、更加稳定。

输灰系统杆驱机构双缸闭环同步模糊PID控制

为了提高输灰系统杆驱机构双缸同步控制精度,设计了一种推进过程模糊比例-积分-微分(PID)控制方案,采用闭环同步控制。构建了模糊PID控制器,并通过Simulink完成仿真测试,验证了推进过程的同步控制性能。研究结果表明:速度信号发生了先加速,之后进入稳定速度,最后再减速。低速下,以模糊PID控制的双缸最大同步误差为0.085 mm,在稳定状态下的误差为0.002 2 mm;高速下,以模糊PID控制的双缸最大同步误差降低至0.13 mm,在稳定状态下的误差减小为0.03 mm。无论是高速还是低速,模糊PID控制相对于传统PID控制方式表现出更低的双缸同步误差,可以获得更高的系统控制精度。

杆驱工业机械臂双缸RBF优化模糊PID同步控制研究

为了提高杆驱工业机械臂双液压缸同步控制精度,设计了一种RBF优化模糊PID控制方法,并在Simulink平台完成性能仿真。研究结果表明:速度信号发生了先加速,之后进入稳定速度,最后再减速。低速下,以RBF优化模糊PID控制的双液压缸最大同步误差约为0.08 mm,稳定状态下的误差约为0.01 mm;高速下,以RBF优化模糊PID控制的双液压缸最大同步误差降低至0.11 mm,在稳定状态下的误差减小为0.02 mm。该研究有助于提供工业机器人控制精度,提高双臂协作效率。

参数在线调整的模糊自适应PID控制研究

PID是工程中最为广泛应用的控制器技术,因其需要在实际使用中多次凑试来确定参数,这个过程非常耗时。而且凑试出来的参数往往固定,虽然能够使被控系统最终达到控制要求,但收敛过程较慢。模糊PID的提出部分地解决了这些问题,通过偏差量来选择模糊规则表里的不同数值,达到了动态地调整PID参数的效果,使被控系统能够快速收敛。然而,模糊PID依然存在改进的空间,通过对模糊PID的输入论域和输出论域分别引入指数型函数作为伸缩因子的方法,使模糊PID的参数达到了在线调整的效果,实现了模糊自适应PID。通过仿真应用的比较结果,证实了提出的参数在线调整的模糊自适应PID控制方法,相较于普通的模糊PID具有更优的动态特性。

加料泵旁通阀PID自动控制系统

作为烟丝生产工艺中的重要环节,添加香糖料可对烟丝质量起到关键性作用。为了保证生产中香糖料的流量控制精度,在加料管路中使用旁通阀PID自动控制。通过实际生产跟踪,加料泵旁通阀PID自动控制系统与电动调节针形阀的配合调控,使料液流量具有更快速、灵敏的调控反应,提高了对加料环节的流量控制。

基于爬楼轮椅座椅的神经网络优化PID控制研究

为了解决爬楼轮椅在爬楼时由于机构变动给乘坐者带来的不适感,设计了一套座椅机构姿态调节系统。根据爬楼轮椅的功能需求,制定了座椅调节机构的机械结构,搭建了控制系统的硬件框架,根据PID算法参数的本身特性,借助双曲函数调整参数,再利用训练好的BP神经网络,补偿输出姿态误差,并对整个调节系统进行了试验。试验结果表明,该控制算法能实现对座椅机构的精准控制。

变速恒频风力发电系统风机转速非线性PID控制

针对变速风机非线性强、转动惯量大、转轴机械阻尼随转速变化的特点,提出了变速恒频风力发电系统风机转速非线性PID(nonlinear-PID,NLPID)控制策略,仿真研究表明,非线性PID控制响应快,超调小,受系统参数变化的影响较小,控制精度高,具有一定的适应性和鲁棒性。此外,该文设计了基于模糊规则切换的模糊PID-PID双模变桨距控制器,在此基础上对变速恒频风力发电系统在全风速范围内的运行进行了数字仿真研究。在高于额定风速时,通过变桨距控制器调节桨距角,系统能较好地将功率限制在额定值附近;在低于额定风速时,通过模糊推理,系统能够在免测风速的情况下给出转速参考信号,实现最大风能捕获或恒转速运行。

果园管道喷雾系统药液压力的自整定模糊PID控制

果园管道喷药系统具有非线性、大时滞特性,且管道中药液的压力随喷嘴数目变化而波动。为此,对管道中药液压力采用了带变速积分、微分先行优化算子的自整定模糊PID控制。根据管道中压力的实际值与设定值间的误差及误差变化趋势,在线调整模糊PID的参数,经带有变速积分、微分先行优化算子的增量式PID算法计算,获得控制量以控制管道中药液的压力。试验结果表明:采用这种控制方法,与不使用自整定模糊PID参数的变速积分、微分先行PID控制相比,管道中压力响应的上升时间缩短18.42%,调整时间缩短12.56%,最大超调量减小4.43%,误差减小50%。该控制方法能满足果园管道喷雾系统中对压力控制的要求。

基于参数自整定模糊PID的汽车纵向控制

在对汽车纵向动力学控制系统分析的基础上,探讨基于两车的纵向自动跟踪的控制问题.建立了两车跟随运动的二阶模型,并设计了加速/制动的逻辑切换规律.应用参数自整定模糊PID控制,对PID的3个参数进行调节,控制被控车与导航车的车间纵向相对距离和纵向相对速度误差的变化范围,以达到汽车纵向控制的目的;利用小增益定理,得到了模糊PID控制系统的稳定性充分条件.仿真结果表明:该方法与一般模糊控制相比,减少了系统的超调量,增强了动态抗干扰能力,具有一定的鲁棒性,较好地解决了快速性和小超调之间的矛盾.

基于模糊推理的自整定PID控制器

设计了一种新的模糊PID控制器。用基于给定的相角裕度和幅值裕度的方法给出了PID控制器参数的初值。在运行过程中 ,用模糊控制器在线调整PID参数 。

模糊自整定PID温度控制系统的建模与仿真

针对炒茶机的加热控制系统跟踪设定的温度值滞后、自动调节加热装置实时性差的问题,设计一种模糊自整定比例积分微分(PID)参数控制器。采用PID控制和模糊控制算法相结合的方法,实现模糊控制对PID参数的调整。利用Matlab在Simulink中建立模型,并对该控制器进行仿真分析。结果表明,模糊PID自整定控制器的超调量≈1%,稳态误差es=0。该方法可提高温度控制系统的性能。

PID调节在PMAC运动控制器中的应用

文章讨论了一种通过调整基于PMAC的开放式数控系统的PID伺服控制器参数的调试方法。控制参数的调整与合理设定是数控系统获得理想控制效果的前提与关键环节,采用PEW IN TUNING软件给伺服电机输入阶跃信号和抛物线信号,通过分析系统响应曲线,对PID参数进行整定,可使系统获得良好的稳态特性和动态特性。

基于BP神经网络的PID变桨距风电机组控制

针对变速变距型风力发电机组的液压驱动式变距执行机构,提出基于BP神经网络的PID变桨距控制方法,以解决变桨距机构的非线性、参数时变性、抗干扰、滞后性控制问题.分析了三种不同工况下的液压油路变化、数学模型和参数变化,阐述了BP神经网络的PID控制算法,并根据7.5 kW变速恒频试验机组液压变距机构设计数据进行仿真结果比较、分析.

一种模糊自整定PID控制器的设计与仿真

设计了一种基于模糊推理进行参数自整定的PID控制器.通过MATLAB的仿真研究表明,该控制器与常规PID控制器相比具有良好的稳态精度以及控制速度快、适应性强的特点.

随动系统的模糊自适应整定PID变阻尼控制

为了使随动系统的输出以尽可能小的误差复现输入,通常用速度反馈以增大等效阻尼比的方法减小输出响应振荡和超调量,但阻尼比增大,系统响应迟钝,快速性变差。变阻尼控制技术根据系统输出响应的不同阶段在线实时调整系统的阻尼比,从而改善随动系统的动态性能。结合PID控制和模糊控制的优点,运用模糊推理方法建立PID三参数的模糊控制规则,设计出一种随动系统的模糊自适应整定PID变阻尼控制器。仿真结果证明了该方法可行,系统动态性能得到明显改善,具有良好的抗干扰性和鲁棒性。

基于BP神经网络整定的PID控制

传统PID控制在控制系统中有广泛的应用,但是由于其在参数整定过程中对于对象模型过分依赖,并且参数一旦整定计算好后,在整个控制过程中都是固定不变的,而在实际系统中,由于系统状态和参数等发生变化时,过程中会出现状态和参数的不确定性,系统很难达到最佳的控制效果.为了改善传统PID控制的效果,又充分利用现有PID控制的研究成果,采用BP神经网络对PID参数进行整定,并对该系统进行了仿真分析.仿真结果表明,采用BP神经网络整定的PID控制较传统PID算法及BP网络算法都有较大程度的提高.

基于自组织调整因子的模糊PID控制器设计

实际工业过程往往是非线性、时变性、其结构参数不确定的系统。提出一种基于自组织调整因子的模糊PID控制器:采用归一化加速度参量来反映系统响应的快慢,引入变论域思想,构建模糊PID控制器的自组织调整机构。该机构根据系统输入输出误差,以归一化加速度参量在线辨识系统运行的不同阶段,动态调整模糊PID控制器的量化因子和比例因子,以改变模糊PID控制器输入输出变量与模糊子集的映射关系,使论域产生伸缩变化,以调节控制器的微分、积分控制作用。仿真结果表明:该自适应模糊PID控制器具有较大的动态调节范围,其动静态性能、鲁棒性、抗干扰能力均优于PID和常规模糊PID控制器。

电液比例阀不完全微分PID控制算法设计

为了提高设计的数字控制器的控制效果,文中以Rexroth电液比例流量阀为控制对象,在μC/OS-Ⅱ操作系统上实现了不完全微分增量式PID控制算法,通过实验整定出不同工况下理想的PID参数。同等条件下,通过判据实验对比常规增量式PID算法控制效果,验证了不完全微分增量式PID算法控制下,该系统具有调节时间短、超调小、更加稳定的控制性能。

EAST快控电源灰色预测PID控制预研

针对EAST快控电源数字执行过程中,采样、控制过程产生的延时,提出了基于灰色预测与常规PID控制相结合的方案。此方案采用灰色预测GM(1,1)对EAST装置的主动反馈控制信号实现新陈代谢灰色滤波及单步预测,在线调整PID参数,用其预测结果代替被控对象测量值进行控制运算,并用仿真和实验操作来说明方案的可行性。基于MATLAB对快控电源反馈控制系统的仿真结果显示,该算法可实现超前调节,提升主动反馈控制响应性能。样机实验运行结果显示该算法可实现对给定信号的跟踪反馈控制。