矿井带式输送机液压拉紧Fuzzy-PID控制技术研究

针对矿井传统带式输送机拉紧系统响应速度慢、调节能力差、拉紧控制时变性和非线性等问题,提出了一种矿井带式输送机液压拉紧系统Fuzzy-PID控制(基于模糊算法的PID控制)方法。首先,根据液压拉紧装置建立数学模型,其次通过Matlab内置的Simulink仿真库分别对Fuzzy-PID控制器和PID控制器的液压拉紧系统进行仿真,得出输送带拉紧张力启动响应阶段和张力突变的调节响应图,并做出对比分析。最后,通过试验测试来验证算法模型的有效性。仿真结果表明:矿井带式输送机液压拉紧Fuzzy-PID控制系统不仅在启动阶段还有张力突变过程中都具有更好的稳态性能、更快的响应速度。在拉紧装置启动响应阶段的张力超调量降低了13.5%、到达期望值的时间缩短了0.5 s。在拉紧装置张力突变即模拟拉紧和松带阶段,当张力增加时,Fuzzy-PID控制器的调节速度缩短了0.4 s,超调量下降了4%。当张力减少时,Fuzzy-PID控制器的调节速度缩短了0.3 s,超调量降低了2%。试验结果表明:采用Fuzzy-PID控制的效果更佳优异稳定,且损耗更小。对比于PID控制,Fuzzy-PID控制效果更为良好,平均时间缩短31%且总体趋于稳定。对于矿井带式输送机这种连续运输作业的设备,Fuzzy-PID控制技术为矿井带式输送带平稳运行提供了一定保障,不仅减少了电能浪费,也降低了维护保养带式输送机的保养成本。

基于PSO-BP模糊PID的变距取苗机构控制系统设计

为满足番茄、辣椒等蔬菜作物的移栽需求,基于向下取苗原理设计了一种适用72穴和128穴两种主要番茄钵苗穴盘规格的变距取苗机构,通过建立数学模型获得了取苗机械手参数的目标函数,并利用粒子群和模拟退火混合算法对其结构参数进行优化。同时,为实现变距取苗机构的精确控制,提出了一种基于PSO-BP的模糊PID算法以提高控制精度,介绍了系统的结构与工作原理,并通过选型计算与分析建模建立了控制系统的数学模型。针对传统PID控制器稳定性差、响应速度慢等不足之处,利用PSO-BP模糊PID对控制器的参数进行在线调整,以满足控制过程中对参数的不同需求。仿真结果与试验数据的分析表明:在参数相同条件下,基于PSO-BP模糊PID控制系统系统稳定性更好、响应速度更快,具有良好的鲁棒性,提升取苗成功率的同时降低了基质损伤率,能够满足变距取苗机构高精度快速稳定控制的需求。

基于Fuzzy-PID的棉花打顶升降装置设计与试验

为解决棉花打顶机作业过程中由于仿形时与刀盘移动滞后、定位精准度低,导致的棉花漏打、过打及伤苗的问题,基于模糊控制技术对棉花打顶装置高度控制系统进行研究。以3MDZF-6棉花打顶机升降系统为分析对象,确定了刀盘在升降过程中的定位精度要求。以液压阀-液压缸为对象,在AMESim中建立打顶升降装置的控制模型,并将其导入到MatLab中,设计相应的模糊规则和模糊控制器,对其进行仿真分析,从超调量和响应时间两方面验证了PID和模糊PID控制方法的可行性。仿真结果表明:无外界干扰的情况下,PID参数分别为100800、500、30时,输入信号达到稳态的响应时间为0.55s;模糊PID控制下输入信号达到稳态的响应时间为0.31s。经过对比分析固定参数PID控制和模糊PID控制在不同扰动下的控制效果,发现模糊PID控制系统的超调量为0.84%,输入信号达到稳态所需的时间为0.39s,小于固定参数PID的0.64s。该方法实现了打顶升降装置的位移控制,提高了刀盘的定位精度及控制系统的抗干扰性和鲁棒性,可为棉田环境下的棉花打顶升降装置的精确控制问题提供借鉴。

基于BP神经网络的Smith-Fuzzy-PID算法在阀门定位中的应用研究

为解决气动调节阀控制过程中出现的超调大、精度低等问题,本文采用BP神经网络整定出较优的PID(Proportional Integral Derivative)控制参数,对Smith预估控制器以及模糊控制器进行设计,实现了基于BP神经网络的Smith-Fuzzy-PID控制方法。搭建了实验平台,通过阶跃响应实验来对控制方法进行验证,验证结果表明,提出的方法调节过程无超调,调节时间仅为1.9 s,定位精度在±0.5%以内,有效提高了系统的稳定性,实现了气动调节阀的快速精准定位。

高精度气压源的Fuzzy-PID控制研究

设计了Fuzzy-PID双模控制器并应用到高精度气源压力控制系统中.试验表明,单纯采用PID控制的高精度气源压力控制系统具有精度高的优点,但不适应系统参数的变化.Fuzzy-PID双模控制器具有响应速度快、稳态误差小、鲁棒性强的优点.通过试验比较了传统PID、Fuzzy控制和Fuzzy-PID双模控制3种控制策略,试验结果表明,Fuzzy-PID双模控制器综合了Fuzzy控制和PID控制的优点,适用于高精度气源压力控制系统.

Fuzzy-PID复合控制在水泥冷却过程中的应用

针对PID在水泥生产线冷却过程中实际应用所发现的问题,提出了将Fuzzy-PID复合控制算法应用于现场的控制思路,该算法将Fuzzy和PID两种控制方式的控制优点有机结合,根据多次现场实验得到的模糊切换隶属度函数在两种控制方式下自动切换,该控制既能在动态过程中快速调节,又能在稳态过程中准确调节。冷却过程控制软件采用VC++编写,通过在某水泥厂的实际应用表明了该方案的正确性和实用性。

一种基于模糊规则切换的Fuzzy-PID双模控制器

设计了一种基于偏差和偏差变化率的模糊规则切换Fuzzy-PID双模控制器,避免了传统Fuzzy-PID双模控制阈值切换是由程序自动进行切换,而存在的阈值如何选取及切换扰动等问题.给出了本控制器的控制性能,如鲁棒性、跟踪性和抗干扰能力与PID和常规Fuzzy-PID双模控制的仿真比较.

参数自调整Fuzzy-PID对数控机床进给系统的研究

描述了数控机床进给系统的模型 ,将PID参数自适应调整与模糊控制相结合 ,得到模糊PID调节器 ,它具有单输入、双参数可调的特点。同时模糊增益和PID增益相互影响。该控制器有效地控制数控机床进给系统 ,具有很强的鲁棒性 ,提高了系统的各项指标。适用范围广。

基于Matlab的2种Fuzzy-PID控制器的设计与仿真

针对电温控制,提出2种Fuzzy-PID控制方式Fuzzy-PID阈值控制和Fuzzy-PID参数自整定控制,运用仿真软件Matlab实现这2种Fuzzy-PID温度控制器的设计与仿真.Fuzzy-PID阈值控制器选用给定温度偏差值作为阈值,阈值以上的大偏差范围内采用模糊控制,温差小于阈值时采用PID控制;Fuzzy-PID参数自整定控制器先由模糊控制策略得到自适应的PID参数KP,KI,KD,再采用这个改进的PID控制器来控制全局系统.仿真结果表明2种Fuzzy-PID控制器都具有良好的动态和稳态性能.

基于Fuzzy-PID的PZT微纳扫描控制算法

针对压电陶瓷的特性,提出了基于Fuzzy-PID的复合控制算法。该算法在整个过程中的不同阶段采用不同的控制方式,即根据误差信号e的大小有选择性的使用模糊控制或PID控制,因此不需要建立被控对象的精确数学模型,而且还继承了常规PID控制静差小、静态稳定性好的特点,同时又兼有模糊控制适应能力强、动态性能好的优势。实验中采用此算法获得闭环控制电压最大误差为18mV,置位重复精度为6nm,系统相对误差0.15%;在位移量为10μm的时间-位移阶跃响应曲线中阶越响应时间约为20ms,且在电压为80V的蠕动曲线中,3min内的蠕变为3.6%,3min以后变化开始缓慢。由此可知该控制方法能够有效地降低压电陶瓷非线性所引起的位移误差,提高定位精度,而且还能改善压电陶瓷的蠕动特性。

基于单轮车辆悬架的Fuzzy-PID控制器设计和仿真

研究车辆主动空气悬架的控制问题,在车辆主动空气悬的常规PID控制器的基础上,运用模糊推理对常规PID控制器进行参数在线修订,设计了基于单轮车辆主动空气悬架的Fuzzy-PID控制器,并对Fuzzy-PID控制的单轮车辆主动空气悬架进行Matlab建模和仿真试验。仿真结果表明,与车辆被动空气悬架、常规PID控制的车辆主动空气悬架相比,Fuzzy-PID控制的车辆主动空气悬架可大大降低车身加速度和悬架动行程,提高车辆乘坐舒适性和操纵稳定性,具有良好的鲁棒性,从而验证了Fuzzy-PID控制器的有效性和实用性。

用于汽车制动稳定性的主动横摆力矩Fuzzy-PID控制

利用主动横摆力矩控制汽车制动稳定性,确立了控制目标和控制策略,建立了基于车道偏移距离的Fuzzy-PID控制模型和轮胎神经网络辨识模型,设计了Fuzzy-PID控制器并利用模糊推理方法对PID控制器的3个参数进行在线自适应调整.仿真与试验结果表明,利用主动横摆力矩Fuzzy-PID控制方法,能减少汽车在对开路面制动时的侧滑和激转等危险,使汽车在制动偏驶后能快速恢复正确行驶车道,且Fuzzy-PID方法比PID控制方法具有更好的控制效果.

基于Fuzzy-PID控制在重介质洗选煤控制系统中的应用

重介质洗选煤工艺各控制参数如密度、液位、压力,都具有非线性和时变性,并很难建立精确的数学模型。常规PID控制在工业生产中应用广泛,但PID参数需要人工多次整定得到,耗时长、能耗高、效率低;整定过程中影响产品的质量。为了提高洗选煤的整体效益,本文设计了一种基于Fuzzy-PID控制的高精度控制器,它根据PID参数的优化规律,利用模糊控制规则对PID参数进行自动整定。自2011年在云南某洗选煤厂投运结果表明,本控制系统相比原PID控制,简化了控制过程,提高了生产效率,提高了控制精度,提高了产品质量。

电液伺服系统Bang-Bang+Fuzzy-PID复合控制研究

针对电液伺服系统模型的不精确、不确定及负载扰动大等特点,结合Bang-Bang控制、Fuzzy控制和PID控制,采用了一种复合控制策略。阐述了控制器的设计过程并在MATLAB/SIMULINK中进行了仿真,结果表明:复合控制器在抗扰能力、快速性、动态跟踪品质和控制精度等方面均具有良好的性能。最后,分析了这种控制器存在的不足和改进的方法,确定了后续研究的方向。

半主动空气悬架Fuzzy-PID控制

针对空气悬架控制中的问题,采用Fuzzy-PID复合控制技术,即把模糊推理运用于PID参数的整定,对半主动空气悬架加以研究。设计了Fuzzy-PID控制器,用于半主动空气悬架1/4车辆模型控制的Matlab/Simulink仿真模拟和台架试验。仿真模型中借助S函数和Fuzzy Inference System Toolbox构建Fuzzy-PID模块,仿真结果表明:与传统的PID控制仿真比较,该控制策略下的半主动空气悬架能降低簧上质量加速度和悬架动行程,具有较好的鲁棒性,使车辆平顺性有一定程度的提高。台架试验与仿真结果基本吻合。

Fuzzy-PID在反重力铸造液面加压控制系统中的应用

由于反重力铸造过程的时滞性、不确定性、复杂性,难以建立精确的数学模型。因此采用不依赖于数学模型的PID控制算法,而传统PID存在动态性能差、稳定恢复时间长、容易出现超调的缺点。为了实现对复杂系统的精确控制,引入Fuzzy控制,将二者结合起来,设计了Fuzzy-PID混合控制算法。该控制算法继承了PID控制无静差、静态性能好的特点,同时又兼有Fuzzy控制适应能力强,动态性能好的优势。实践证明,该控制算法对参数变化适应性好,抗干扰能力强,适合应用在反重力铸造液面加压控制系统中,并取得了良好的控制效果。

Fuzzy-PID控制算法在磁悬浮系统中的应用

磁悬浮系统是典型的非线性迟滞系统 ,应用常规的PID控制难以实现有效控制。本文针对磁悬浮系统的特点 ,采用Fuzzy-PID复合控制模型 ,应用模糊推理功能实现PID参数的自整定 ,对磁悬浮球系统进行控制 ,得到了理想的控制效果。

磁流变减振器半主动悬架的Fuzzy-PID开关切换控制

提出了一种Fuzzy-PID混合控制的控制策略——Fuzzy-PID开关切换控制,用于车辆半主动悬架的控制。通过与Fuzzy控制策略比较,得出其控制的基于磁流变减振器的半主动悬架系统在减小簧载质量加速度和悬架动挠度方面具有更好的效果,具有鲁棒性强、超调量小、抗干扰等特点。

Fuzzy-PID复合控制在连消中的应用

由于常规PID方法对连消温度这样的非线性、大滞后对象难以进行有效的控制,为此采用常规PID和模糊控制复合的方法对某制药厂的连消温度进行控制,并采用模糊推理的方法完成两种控制方式的平稳过渡。控制结果表明,该控制方法可以大幅度提高控制精度和缩短系统响应时间,从而避免了染菌事故的发生,带来了较好的经济效益。

Fuzzy-PID控制算法在永磁电磁混合悬浮系统中的应用

永磁电磁混合磁悬浮平台控制系统是典型的非线性迟滞系统,单纯采用经典PID控制或Fuzzy控制难以满足系统的快速性、稳定性、鲁棒性等要求.虽然可以采用PID控制算法结合分段调节PID控制参数的所谓非线性PID来进行控制,但是这种整定方法由于采用了分段控制,在每个分段内PID参数不再变化,在受到较大扰动时控制作用可能会不及时,从而导致吸死现象的发生.针对以上问题,提出采用Fuzzy控制和PID控制相结合的Fuzzy-PID控制算法,在常规PID调节器的基础上运用模糊推理思想,根据不同的偏差、偏差变化率对PID参数进行自校正.仿真结果表明,系统具有较好的动静态性能,满足混合磁悬浮系统的要求.