带宽化调节下的抗扰PID退饱和控制方法

比例–积分–微分(PID)控制的抗饱和设计是一类经典非线性控制问题,理论研究丰富,但工程中广泛使用的仍是积分退饱和这类简易策略.究其原因,现有理论方法过于依赖系统模型和状态空间理论,稳定性条件与调参机制之间关系复杂.本文基于经典退饱和控制结构,首次阐述了“退饱和带宽”概念及退饱和参数调节机理,在此基础上讨论了两类低阶退饱和补偿器的带宽化设计方法.在抗扰PID反馈控制下,结合小增益定理得到退饱和控制的稳定性条件,给出控制参数与退饱和带宽之间的调节关系,实现退饱和控制的带宽化整定.最后,通过数值仿真验证了所提方法的有效性.

基于Anti-windup的光学中心偏差测量仪伺服系统的PID控制研究

针对光学中心偏差测量仪伺服控制系统运动中存在的非线性饱和问题,提出一种基于Anti-windup的PID控制算法,有效地解决了光学中心偏差测量仪直线导轨运动伺服系统中存在的控制器Windup问题。仿真结果表明:直线导轨伺服系统的性能得到明显改善,验证了该控制算法的可行性。

基于Anti-windup PID的四旋翼飞行器姿态控制研究

针对四旋翼飞行器姿态控制问题,设计一种Anti-windup PID姿态控制器。结合四旋翼飞行器简化的数学模型,在飞行器在垂直速率、俯仰速率、翻滚速率、偏航速率4个独立通道上分别设计了PID控制器和Anti-windup PID控制器。在MATLAB/SIMULINK环境下,对控制四旋翼飞行器姿态的两种算法进行仿真分析。仿真结果表明,Anti-windup PID控制方法在性能上明显优于PID,对飞行器有良好的控制效果。用Anti-windup PID算法搭建的四旋翼飞行器的物理实验平台更好地验证了该算法的有效性。

基于anti-windup技术的四旋翼模糊PID控制

四旋翼飞行器在受到风力等大扰动的情况下,单纯的PID控制受到积分环节和饱和限幅环节的共同作用,容易产生windup现象,系统动态响应变差,造成飞行器大超调甚至失调。通过建立四旋翼飞行器的动力学仿真模型,分析了windup现象产生的原因,设计了参数模糊可变的anti-windup PID控制器,用于缓解windup现象。对比分析了该控制器与现有的模糊PID控制器、参数为定值的anti-windup PID控制器的性能,仿真结果表明,基于anti-windup技术的模糊PID控制器,能够更加有效地抑制windup现象,加快飞行器的姿态调节过程。

基于AWF-DPID控制的同步Buck变换器研究

针对当前各种电子设备不断发展对电源管理芯片的精度、速度等要求越来越高的趋势,提出一种基于模糊逻辑的反计算法抗饱和双环PID(AWF-DPID)控制策略,实现同步Buck变换器的恒压限流功能。在双环PID(DPID)的基础上,设计一个二维模糊控制器,实时调整电压环输出参数,在电压环输出设计一个反算法抗积分饱和模块,从而调节Buck变换器的脉冲宽度,更高效精准地实现控制。变换器在10 kHz的频率下工作,给出变换器参数通过软件对不同控制策略进行仿真。结果表明,在实现恒压限流的相同控制目标下,AWF-DPID控制较其他控制响应更迅速、超调量更小稳态误差更小并且纹波系数更小;变输出指令下电压跟随性最好,有良好的动态特性。

Robust Nonlinear PID Controllers for Anti-windup Design of Robot Manipulators with an Uncertain Jacobian Matrix

至于有不明确的 Jacobian 矩阵的机器人操纵者的笛卡儿的规定，柔韧的非线性的 PID (RN-PID ) 控制器的一个反上发条的计划被建议解决在象 PID 一样控制系统从不可分的行动和综合者终结产生的实际问题。当位置和联合速度大小仅仅被要求时， Asymptotic 稳定性被保证；靠近环的系统也由于对不可分的行动起作用的限制被保证的结果的坚韧性。特别与另外的反上发条的途径相比，建议算法为反上发条的设计更简单、更有效。

变结构Anti-windup-PID控制器在天线伺服系统中的应用

针对某天线伺服系统中的速度稳定回路设计了变结构Anti-windup-PID控制器,克服了经典PID控制器输出饱和的非线性影响,使速度稳定回路在控制器输出饱和时仍能达到比较满意的性能指标。运用MATLAB中的simulink工具箱对速度稳定回路和电流回路建模,并引入该控制器进行仿真,同时通过实验测试该控制器。结果表明,控制器有效地抑制系统的积分windup现象,实现了系统的快速无静差调节,证明系统具有较好的鲁棒性和稳态性能。

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。

基于模糊PID的大型双旋翼无人机

相较于四旋翼无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV),大型双旋翼无人机具有价格低廉、续航长以及效率高等优点,但存在耦合严重、抗干扰能力差等问题。为解决上述问题,文中提出了一种采用变论域模糊PID(Proportional Integration Differentiation)双旋翼控制算法。将无人机系统分解为位置控制和姿态控制两部分,在姿态控制上采用模糊PID实时调节PID参数,从而提高无人机的稳定性。根据无人机的运动方式提出一种新型无人机结构,搭建了双旋翼的动力学模型,并在Simulink上搭建了仿真模型进行验证。结果表明,相较于普通PID控制算法,所提算法将控制的超调量减少了50%,说明该算法在大型双旋翼无人机上具有更好的稳定性,在受到干扰的情况下可更快恢复。

基于改进双闭环模糊PID控制算法的桥式起重机控制系统

针对起重机在吊装作业时产生的负载摇摆以及行车定位的问题,提出了一种改进双闭环模糊PID控制算法,利用拉格朗日方程建立工业起重机防摇摆及行车定位控制系统数学模型。将该算法运用在建立的模型中,并在Simulink仿真平台上分别设计了PID控制系统、模糊PID控制系统和改进双闭环模糊PID控制系统进行对比实验。仿真实验的结果表明,与PID控制系统以及模糊PID控制系统相比,改进双闭环模糊PID控制系统对摆角的抑制能力分别提高了32.6%、16.5%,对小车的位置调节时间分别减少了5.442、2.743 s,且无超调量。改进双闭环模糊PID控制系统的精确性更好、稳定性更强,可以更好地满足桥式起重机系统的控制要求。

EVA胶膜改性对抗PID性能的影响

光伏组件的抗PID性能影响组件的发电效率和使用寿命,被光伏行业广泛关注。EVA胶膜是光伏组件的主要封装材料之一,其具有优异的性价比,但随着光伏行业技术革新,对封装材料抗PID要求越来越高。通过实验将2种不同配方改性的EVA胶膜与普通EVA胶膜进行了性能比对,研究发现添加了高阻助剂的改性EVA胶膜B和添加了离子捕捉剂的改性EVA胶膜C具有良好的抗PID性能,其中胶膜C抗PID的稳定性更好。

基于改进神经网络PID的主蒸汽温度优化控制研究

针对电厂主蒸汽温度PID串级控制系统参数整定繁琐、自适应性较差的问题,提出一种改进神经网络PID串级控制方法。为了降低主蒸汽温度控制系统的不确定性,基于最小误差熵(MEE)准则训练串级控制中的主神经网络PID控制器,并利用滚动时域窗法递归估计跟踪误差的熵,提升算法运行效率。将主蒸汽温度误差序列和部分可测扰动输入神经网络PID控制器输入层,实现反馈控制与前馈控制相融合,提升控制系统抗干扰能力。通过与采用最小误差平方和(MSE)准则的神经网络PID控制器对比,采用MEE的神经PID控制器可以减小过热汽温的波动,减少控制系统的随机性。

模糊PID控制算法对起重机防摇控制效果的仿真分析

为解决起重机在实际工程应用时由于吊重摆动所引发的作业效率降低和运行安全性隐患大的问题,在对其防摇控制原理分析的基础上,基于模糊控制算法得出PID控制器相对应的位移和摆角的模糊控制规则查询表,并基于MATLAB软件对自由停摆控制和模糊PID控制算法防摇控制下起重机的停摆过程进行仿真对比分析,充分得出模糊PID控制算法防摇控制的优势.

基于Anti-Windup控制器的永磁同步电机控制系统设计

永磁同步电机矢量控制系统中存在非线性饱和特性。分析了经典的PID控制器用于系统时所带来的积分Windup现象,并介绍了几种典型而适用的Anti-Windup控制器结构,基于变结构Anti-Windup控制器对系统进行了改进以抑制积分Windup现象,控制器采用条件积分法和反计算法相结合的控制策略,保证了系统出现饱和时,尽快地退出饱和区。仿真和实验结果表明,该控制器能有效抑制系统的积分Windup现象,系统超调量小、速度响应快,具有较好的鲁棒性和较高的稳态性能。

灰色预测与模糊PID的恒温水浴协同温度控制

为解决传统农业温控系统存在的大惯性、时变非线性和纯滞后性问题,以恒温水浴温度调控系统为研究对象,建立温度调控机构的一阶加纯滞后数学模型。充分考虑PID控制、模糊控制与灰色预测控制各自的优点,仿真评估灰色预测算法预测系统温度的相对残差均值为4.73×10^(-6),方差比为0.001 8,反映出模型预测的可靠性很高;设计将模糊PID作为主控制器,灰色预测算法作为辅助控制器的协同温度控制模型。仿真试验结果表明:灰色预测—模糊PID控制器的超调量相对于传统PID控制器下降0.35%,相对于模糊PID控制器下降0.18%;灰色预测—模糊PID控制器的调节时间相对于传统PID控制器缩短232.8 ms,相对于模糊PID控制器缩短204.9 ms;灰色预测—模糊PID控制器的稳定温度值相对于传统PID控制器减小3×10^(-3)℃,相对于模糊PID控制器没有发生变化;对于相同的扰动信号,灰色预测—模糊PID控制器的调节时间相对于传统PID控制器缩短252.3 ms,相对于模糊PID控制器缩短248.2 ms。灰色预测与模糊PID的恒温水浴协同温度控制与传统PID、模糊PID控制相比,具有更小的超调量、稳态误差和更快的调节速度以及更好的抗干扰性能。

AGV控制系统改进抗干扰模糊PID研究

针对自动导引运输车(AGV)在工作现场易受到外界干扰的问题,围绕PID参数对控制系统性能影响机理进行研究,提出一种改进模糊PID算法。建立AGV的运动学模型,通过对比例、积分、微分部分的修正,弥补常规模糊PID的不足,提升控制策略的抗干扰性能。同时提出一种控制系统性能评估方法,对控制策略进行量化评价,在MATLAB的Simulink环境下将改进算法应用于模型,比较算法改进前后系统的性能,仿真结果表明,改进的模糊PID算法可以有效提高控制系统的抗干扰性能,增强了稳定性和实时性。

Aircraft Electric Anti-skid Braking System Based on Fuzzy-PID Controller with Parameter Self-adjustment Feature

The principle of electric braking system is analyzed and an anti-skid braking system based on the slip rate control is proposed.The fuzzy-PID controller with parameter self-adjustment feature is designed for the anti-skid braking system.The dynamic model of aircraft ground braking is established in the simulation environment of MATLAB/SIMULINK,and simulation results of dry runway and wet runway are presented.The results show that the fuzzy-PID controller with parameter self-adjustment feature for the electric anti-skid braking system keeps working in the state of stability and the brake efficiencies are increased to 93%on dry runway and 82%on wet runway respectively.

改进模糊PID控制算法的起重机吊重消摆及行车定位控制系统

对于起重机在吊装作业时产生的负载摇摆以及行车定位问题,利用Lagrange方程建立了吊重系统模型,提出了一种在线自动整定比例因子的自适应比例因子模糊PID控制方法,在Simulink仿真平台上分别设计了PID控制,模糊PID控制和自适应比例因子模糊PID控制系统,同时采用LQR控制方法进行对比。通过设置对比实验和鲁棒性实验,实验结果表明,所设计的控制系统对摆角的抑制能力相比于LQR控制、PID控制以及模糊PID控制系统,分别提高了40.3%、24.4%、4.5%,且在其控制下的起重机小车可实现零超调量下的平稳定位。

基于Anti-windup的含作动器饱和主动悬架控制方法

作动器饱和特性直接影响主动悬架输出性能,进而影响汽车操纵稳定性和舒适性。在分析作动器饱和输出特性的基础上,建立含作动器饱和的1/4主动悬架模型。采用基于Anti-windup的PID反馈控制方法,改善作动器饱和输出对系统的不良影响。通过Simulink建立主动悬架模型,分别对仅实施PID控制及增加Anti-windup算法时的系统进行仿真研究。结果表明,含作动器饱和时,PID控制器输出作用力极限值大于作动器输出饱和度时,控制系统不能达到最优状态。采用Anti-windup算法后,能够在作动器饱和度小于输出最大作用力时,提高系统收敛速度。

堆芯功率的自耦PID控制策略研究

针对堆芯功率的非线性控制问题,提出了一种自耦PID(SCPID)功率控制方法。该方法将系统内部所有已知或未知复杂因素及外部扰动定义为一个总扰动,建立了以总扰动为激励的受控误差系统,进而设计了基于SCPID控制理论的堆芯功率控制系统,并在复频域对闭环控制系统的稳定性进行严格的数学分析和证明。结果表明:与其他方法相比,SCPID控制方法简单高效,在堆芯功率系统控制领域具有实际应用价值。