基于增量式PID算法的香精施加系统设计

为解决加热不燃烧烟草制品生产过程中香精施加量无法根据薄片质量变化进行实时调控的问题,设计了一种基于增量式PID算法的香精施加系统。该系统由称重单元、螺杆泵、喷嘴、流量传感器等组成,通过称重单元实时获取薄片质量数据,根据理论计算模型确定香精施加量,基于增量式PID算法驱动螺杆泵定量输出香精至喷嘴中,利用流量传感器对香精施加量实时反馈,实现香精精准施加。验证结果表明,当薄片质量发生变化时,香精施加量可快速调整,最大超调量为1%,最长调整时间为1.8 s,系统具有较好的跟踪性能;施加量检测值与理论值的偏移率为0.23%~0.52%,施加量组内波动为3.11%~4.17%,系统可实现香精的准确、均匀、稳定施加。

基于增量式PID算法的移动机器人定位系统设计

为了提高应用于智能制造领域的四轮全向移动机器人定位精度,本文基于增量式PID算法,采用STM32、激光测距模块和陀螺仪构建全向移动机器人定位系统,并搭建机器人移动定位测试实验环境。测试表明所设计的定位系统具有良好的定位精度和运行稳定性,能够满足智能制造领域移动机器人部分应用场合的定位要求。

基于增量式PID油茶果采摘控制系统设计与试验

目的:提高油茶果采摘的控制精度,改善传统PID算法存在的振荡频率过高、超调过大等问题。方法:提出基于增量式PID油茶果采摘控制策略,在传统PID基础上增加采样装置以获得离散信号,通过对控制系统数学建模并求解得到最佳振动频率,用MATLAB软件对系统各种工作环境下进行仿真。结果:在加入增量式PID控制系统后,系统的振荡频率减小12%、超调量减小16%、稳态调节时间缩短45 s。结论:增量式PID控制算法可以使得系统的振荡频率减小、控制精度提高、抗干扰能力变强,并且获得最佳工作频率,减小果实损伤率和花苞掉落率。

基于增量PID的激光增材制造熔池温度控制

针对激光增材制造过程中熔池温度波动引起的成形件尺寸精度的问题,设计了一套基于增量PID的熔池温度控制系统。该系统采用比色高温计测量熔池温度,利用增量PID控制算法实时调节激光功率以稳定熔池温度。实验结果表明,与开环状况对比,该控制系统能够稳定熔池温度,提高成形件尺寸精度。

基于模糊PID的低温环境试验系统控制特性研究

将模糊控制和增量式PID控制相结合,针对双调节阀协同工作的液氮蒸发制冷低温环境模拟试验系统,设计了一种模糊PID温度控制策略。通过开展预试验与系统辨识,确定了被控对象的状态空间模型,并在此基础上对试验系统的温度控制特性进行仿真研究。结果表明,和传统PID控制相比,模糊PID控制调节迅速、控制精度高。在此基础上,基于某实际试验系统开展了温度控制试验。试验和仿真结果证明,模糊PID方法在大型低温环境模拟试验系统温度控制中具有良好的精度和稳定性,该控制方法易于应用于同类试验系统,对相关应用中温度控制策略的设计具有指导意义。

一种分离式变增量积分PID算法设计

在工业进程中滞后系统是普遍存在的,现有的常规PID算法通常难以对其进行有效控制。针对滞后系统的时间延迟问题,设计了一种分离式变增量积分PID算法,以实现优化控制。基于对自动化设备玻璃热弯机温控器研发过程的详细分析设计该算法,以重点解决模型中被控温度由热量传递特性和产品结构性保温所带来的滞后问题。该文以传统PID为基本控制思想,建立完整的数学模型。在过程控制的不同阶段,通过比例、积分、微分分离和调整积分增量的方式实现了被控温度准确、稳定、迅速的同时响应,且具备较强的鲁棒性,将无扰动与有扰动温度震荡分别控制在1℃和10℃以内。

基于增量式PID算法的变电站设备巡检机器人控制系统研究

为了避免巡检机器人巡检过程中发生安全隐患和故障,运行轨迹误差较大,提出了基于增量式PID算法的变电站设备巡检机器人控制系统。运用RS485与TCP/IP转换器保证主程序与机器人之间的联络,以高清摄像头、温湿度传感器采集变电站图像与温湿度。控制微处理器内PWM信号,将脉冲数传输给控制模块,得到实际与预期速度,输入到增量式PID模型,应用遥控和机器人自身程序相结合,根据传回的变电站图像令机器人运行时可自主控制,实现精准的巡检任务。通过仿真实验,证明所提系统能够使机器人在巡检过程中平稳运行,运动轨迹误差小,控制效果佳。

基于PSO-BP神经网络的分拣机器人视觉反馈跟踪

针对分拣机器人视觉反馈跟踪精度差、耗时较长的问题,研究基于粒子群算法-反向传播(particle swarm optimization-back propagation,PSO-BP)神经网络的分拣机器人视觉反馈跟踪方法,以提升视觉反馈跟踪效果。依据分拣机器人的视觉反馈信息,建立分拣机器人运动学模型,并求解分拣机器人机械臂输出位置和输入位置的误差函数;利用PSO算法优化BP神经网络的权值与偏置;在权值与偏置优化后的BP神经网络内,输入误差函数,预测分拣机器人视觉反馈跟踪控制量;利用预测视觉反馈跟踪控制量,在线调整增量式比例-积分-微分(proportional-integral-derivative,PID)的参数,输出高精度的分拣机器人视觉反馈跟踪控制量,实现分拣机器人视觉反馈跟踪。实验结果表明,该方法可有效视觉反馈跟踪分拣机器人机械臂的关节角;存在干扰情况下,在运行时间为10 s左右时,阶跃响应趋于稳定;有干扰情况下,视觉反馈跟踪的平均误差为0.09 cm,耗时平均值为0.10 ms;无干扰情况下,平均误差为0.03 cm,耗时平均值为0.04 ms。

基于机组深调模式下的改进型PID控制方法分析

常规PID自动控制仅依靠对偏差进行比例、积分、微分计算,常常无法满足低负荷工况下自动控制系统的安全稳定需求,严重时会导致锅炉燃烧不稳定、机组非停等问题。另外当控制偏差过大时,还常导致自动控制系统调节滞后从而出现控制参数与执行机构耦合振荡的情况;而当小的控制偏差一直存在时,又会造成控制器的频繁调节,致使系统波动。为了克服以上问题,需要一种更加智能及合理的PID控制,模仿运行人员的思维自动判断及调整输出,保证控制参数、执行机构的平稳变化。

数字增量式PID在称重系统中的应用

饮料灌装是饮料生产的最后一道工序,在饮料的生产过程中起着决定性的作用。本文在灌装环节中增设了称重系统,能提高灌装精度,保证灌装过程的平稳,同时将数字增量式PID控制算法应用于称重系统中,并进行仿真分析。结果表明:该方法具有有效性。

丘陵山地柑橘果园机器人自主导航与精确控制系统设计与试验

为实现丘陵山地柑橘果园机器人的自主导航,设计了一种基于激光雷达和惯性传感器的果园自主导航系统.使用激光SLAM融合多传感器所获数据,并利用误差状态卡尔曼滤波器进行位姿优化,从而构建果园的三维全局点云地图.对全局地图进行分析和处理,确定机器人的安全行驶区域,并应用基于机器人运动学多约束条件的三次非均匀B样条曲线轨迹优化算法实现路径规划,使用NDT-ICP算法实现机器人在全局地图中的定位.为适应丘陵山地果园地形复杂性,提出了一种基于预瞄跟踪的自校正增量PID控制策略,利用递归最小二乘法实时调整PID参数,并在机器人履带式行走机构上进行了系统整合测试.试验结果表明,误差状态卡尔曼滤波器优化后的地图精度与优化前相比有明显提升.机器人以1.2 m/s速度行驶时,导航控制系统的直线行驶平均位置偏差和航向角偏差分别为0.18 m和4.2°,转弯行驶平均位置偏差和航向角偏差分别为0.38 m和16.7°,可满足丘陵山地柑橘果园智能农机自主导航作业需求.

基于口袋实验室的便携式直流可调电源

直流可调电源是实验室中常用的设备,为了方便学生开展课外实验,设计一种基于FPGA口袋实验室的直流可调电压源。该设计系统由口袋实验室模块、触摸显示屏模块以及直流可调电源模块组成,利用SOPC技术结合增量型PID算法实现电压的精确控制,并在Nios II中使用uC/OS II操作系统,移植uC/GUI图形界面,设计显示界面。系统测试结果表明,利用旋转编码器调节可实现0 V~23.7 V的电压输出,步近50 mV,输出误差低于1%,最大输出电流3 A,最大输出功率达到18 W,具有体积小巧、输出精度高、携带方便的特点。

基于增量式数字PID的汽油机怠速控制研究

在深入研究增量式数字PID控制技术基础上,针对所研究的吉利MR479Q四缸四冲程汽油机,设计了怠速控制硬件驱动电路,并给出了增量式数字PID怠速控制用于自行开发发动机管理系统(EMS)的具体实现方案,通过台架试验利用工程整定方法对其控制参数进行了整定,优化系统阶跃响应特性.整定后的数字PID怠速控制系统阶跃响应速度快、超调小,稳态误差合理,并对突变载荷具有较强适应能力,最大超调在±50r/min以内,稳定时间10～15s,稳态误差在±20r/min以内,基本满足汽油机怠速控制系统要求.

基于MATLAB的PID算法在串级控制系统中的应用

串级控制系统具备较好的抗干扰能力、快速性、适应性和控制质量,因此在复杂的过程控制工业中得到了广泛的应用.对串级控制系统的特点和主副回路设计进行了详述,设计了双容无自衡串级液位控制系统,并将基于MATLAB的增量式PID算法应用在控制系统中.结合基于计算机控制的PID参数整定方法实现串级控制,控制结果表明系统具有优良的控制精度和稳定性.

基于增量式PID算法的水温自动控制器设计

设计了一种基于增量式PID算法的温度自动控制器,主要由温度采集、液晶显示、键盘输入、升温降温驱动电路等组成。系统以单片机AT89S52为控制核心,由DS18B20负责外部水温的采集。目标温度值经外部键盘输入后,通过AT89S52内部的增量式PID算法确定固态继电器的状态,实现对升温和降温电路的驱动,最终达到目标温度并保持恒定。同时液晶显示屏能够实时显示当前实际温度值、目标温度值以及水温随时间变化的曲线。实验结果表明系统能实现全量程范围内（10-80℃）自动升温、降温功能,在15 min内自动达到设定的目标温度值,测量误差保持在0.5℃以内。该系统满足现代工业控制领域智能、快速、高精度和人性化的需求。

直线电机模糊增量PID控制算法的研究

直线电机在当今的控制设备中应用越来越广泛。深入研究了直线电机原理,建立了电流、位移的双闭环伺服直线电机控制模型。在控制模型的位移控制模块中,采用了模糊增量PID控制算法来实现对位置调节器进行参数自整定、自适应的控制。用Matlab的Simulink工具进行仿真,结果表明,相比传统的PID控制和增量PID控制,在位移控制上采用模糊增量PID控制能获得更好的动态和静态性能。

一种基于FPGA的小型化VCSEL激光器温控电路设计

原子磁强计具有高灵敏度的优点,常被用于测量磁场,磁强计系统中激光器波长的稳定性易受温度影响,导致灵敏度下降。为了提高温度的稳定性,设计一种基于FPGA的激光器温度控制电路,采用ZYNQ7020作为主控芯片,实现可编程逻辑端与处理系统端的信息交互,通过PID算法对数据处理,改变加热信号幅值。为防止直流加热信号引入磁场干扰,影响磁强计性能,采用1 MHz交流正弦波进行加热,完成对温度的闭环控制,最终实现了VCSEL温度控制电路的小型化。实验结果表明,该电路能够将温度控制在80℃,控制精度可以达到±0.003 5℃,满足磁强计系统中激光器对温度稳定性的需求。

用于紫外光谱仪的探测器温度控制系统

为了降低探测器的噪声与暗电流,使光谱仪的CMOS探测器能获得更准确的光谱曲线,设计了探测器温度控制系统。本系统核心采用基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的增量式比例-积分-微分(PID)控制算法。在传统控制算法的基础上,增加了抗积分饱和控制,并且在PID算法的前端增加了对目标值的过渡过程。该系统在实现探测器温度变化速率可控的同时,也解决了超调过大的问题。多次整机环境实验结果表明:在轨环境温度条件下,40°C温差范围内该系统可以控制探测器以指定温变速率(4.5±0.05)°C/min达到任意温度;并且可在该温度下稳定工作;温度变化范围为±0.1°C。相比于传统模拟PID控制方法,其具有灵活度高,稳定性强等优点。当制冷到−10°C时,探测器的噪声得到了有效抑制。

一种Mecanum轮式移动平台增量PID控制系统设计

为保证移动平台在复杂环境中具有良好的动态响应特性,设计了一种以STM32F405单片机为控制核心,基于Mecanum轮的全方位移动平台。采用基于Mecanum轮的H桥驱动电路,利用大电流、低阻抗的MOS管提高电机的驱动能力,应用LM2903,LMV611实现过电流、过电压保护功能;利用增量式PID控制策略,抑制电机启动电流,改善动态性能;将采集的视频信息通过无线图传发送给控制台,利用遥控器对移动平台进行实时控制。测试结果表明,移动平台运动灵活,越障能力强,实时性和可控性满足项目设计要求。

新型双温度反馈增量式PID控制器的设计

由于多数温控对象具有惯性大、滞后性强、非线性等特点,采用传统的PID控制方法很难达到高精度要求。本文在增量式PID控制器的基础上,设计出双温度反馈增量式PID控制器,并采用分段控制的方法,将其用于毛细管流变仪的实际控温系统,达到较高的控温精度,且方法简单易行,有较高的应用价值。