基于粒子群模糊PID的采煤机自动调高控制系统研究

针对传统PID调高控制精度低和延时长的问题,引入粒子群模糊控制理论,改善系统输出的准确性和跟踪性能。首先研究了采煤机自动调高系统的数学模型,然后分析传统PID和粒子群模糊PID算法的原理,设计了粒子群模糊PID控制器,最终使用Simulink进行仿真。结果表明,相比于传统PID和模糊PID算法,该方法在准确性、快速性和抗干扰能力上都有所提高。

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。

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。

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。

拖拉机多重模糊PID变论域耕深调节研究

基于传统的模糊PID耕深调节方式,提出了一种多重模糊PID变论域耕深控制系统。相对传统的模糊PID控制系统,增加了两个模糊PID控制器,并将3种耕深调节方式根据对耕深调节的影响程度有机结合在一起。其中,第1级模糊控制器基于位置信号实现对PID控制器参数的一次调整,进而实现对耕深的粗调;第2级模糊控制器基于土壤阻力信号实现对第1级模糊控制器论域的调节;第3级模糊控制器基于滑转率信号实现对PID控制器参数的二次调整,进而实现对耕深的细调。田间试验表明:多重模糊PID变论域控制相对模糊PID控制可达到更好的耕深均匀性。

基于ESP826612-E独立WIFI模块的循迹小车远程调试PID控制系统研究

传统的循迹小车采用有线传输进行实时AD采样,步骤繁琐,限制条件多,实时性较差,时间利用率低。为了方便对循迹小车进行调控,缩短调试步骤及时间,文章提出一种基于ESP8266 12-E组网远程控制的传输方式,通过实时检测电感波动幅度进行PID控制,实现小车实时远程调参;同时基于多辆循迹小车组网通讯,提高了循迹小车调试效率及精准度。

基于DMC算法的精馏塔精馏段温度预测-PID双层控制系统应用分析

以精馏塔精馏段温度控制为例,提出基于动态矩阵控制(DMC)算法的预测-PID双层控制方案,并通过MATLAB/Simulink联合仿真方法,对PID-PID、预测-PID两种双层控制系统进行仿真对比分析,得出预测-PID双层控制系统具有跟踪性能好、超调量小、调节时间短且抗干扰能力强的优点。

截割滚筒位置负载敏感PID控制特性研究

提出了采用负载敏感技术的采煤机截割滚筒位置PID闭环控制方法,给出了截割滚筒调高原理,基于AMESIM软件分别搭建了定量控制和变量控制的截割滚筒PID闭环调高系统仿真模型,比较研究了两泵PID滚筒调高动态特性,得到了滚筒位移速度、调高液压缸压力、换向阀压差动态曲线,归纳总结了两泵输出效率及能量,研究结果表明:定量泵调高比变量泵响应较快,滚筒位移超差小,但定量泵调高速度控制上更易受随机负载干扰,定量泵控系统调高液压缸冲击压力大;变量泵控采煤机滚筒调高阶段,换向阀前后压差为2MPa;定量泵调高功率为38kW,约为变量泵调高功率19倍,定量泵调高消耗能量342kJ,约为变量泵调高消耗能量12.2倍,变量泵滚筒调高更节能。

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WOA优化模糊PID的设施智能水肥系统设计与实现

为解决传统水肥灌溉难以精准施肥以及水资源浪费的问题,针对当前水肥系统自适应能力差,存在非线性、时变性和滞后性以及自动化程度低等难点,设计了一套适用于设施农业的智能水肥远程控制系统。该系统通过基于鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)优化模糊PID调控本地端电动球阀开度进而精确控制水肥溶液电导率(EC),实现远程控制电导率至设定范围。利用MATLAB/Simulink对PID、模糊PID、以及基于WOA优化的模糊PID控制系统进行仿真,发现较传统的PID控制模型,系统的超调量仅为PID控制的2.7%,调节时间缩短了86.5%,稳态误差降低了99.8%。实现了智能终端对传感器数据实时监测和智能算法对水肥溶液EC值远程精确控制,具有较高的实际运用价值。

基于自适应布谷鸟搜索算法的分数阶PID控制器设计

针对分数阶PID(fractional order PID,FOPID)控制器的设计问题,提出一种基于自适应布谷鸟搜索算法的分数阶PID控制器参数整定算法。为改进经典布谷鸟算法的收敛速度与计算精度,并充分发挥全局搜索和局部挖掘两者各自的优势,采用了基于系统误差的自适应步长策略。为保证布谷鸟搜索算法初始化种群的均匀性,采用佳点集法初始化种群替代经典算法中的随机初始化种群。最后对2类系统进行仿真实验,并将实验结果与现有结果进行对比,验证了基于自适应布谷鸟搜索算法的分数阶PID控制器的设计和参数整定方法的有效性和优良性。

模糊PID电液控制对采煤机姿态调整的效果分析

针对采煤机对厚煤层开采时受到地面起伏及煤岩变化的影响,存在着偏移及冲击造成危险工况的问题,设计了采煤机位姿浮动调整机构,采用模糊PID控制对机构进行电液控制,并应用MATLAB软件对模糊PID控制的效果进行仿真分析。结果表明,采用模糊PID控制方式可提高系统的响应速度及控制精度,减小系统的超调量,提高采煤机的适应性。

基于模糊PID的新能源汽车电机控制系统设计

随着新能源汽车在国内市场占比越来越高,关于新能源电机的稳定问题日益显现。以新能源汽车主要采用的永磁同步电动机为研究对象,使用Clarke坐标变换和Park坐标变换进行分析,提出采用新的调频技术AZSVPWM,以改善传统调频技术导致的共模电压过大问题。采用模糊PID控制为解决思路,通过Simulink搭建仿真。仿真实验表明,AZSVPWM和模糊PID对电机的控制可以有效抑制转速的波动,鲁棒性有显著提升。

重沸器炉温控制系统PID参数调节

PID(比例(proportion)、积分(integral)、微分(differential))控制器至今已有百余年历史,由于其操作简单,控制回路较为清晰明了,现在在工业控制系统中仍然使用极为广泛。常规的工业自控系统中对于压力、温度、液位等参数的控制一般使用的PID控制,由于温度变量具有大滞后、大惯性的特点,本文主要针对重沸器炉温调整进行分析讨论。

锂离子动力电池充放电热跟踪系统设计

为实现18650锂离子电池在室温下以1 C倍率充放电时产热测量的绝热环境,设计一种基于电池温度与环境温度跟随策略的锂离子动力电池充放电热跟踪系统,采用硅胶加热片对绝热温控腔体进行加热,STM32单片机和LM2596电源管理芯片搭建可调节电源实现驱动。利用Matlab对绝热箱温控系统进行模型辨识,提出一种Smith预估模糊PID算法进行控制。仿真与实验结果表明:绝热箱内电池温度与环境温度的最大跟踪误差不超过0.5℃,具有响应速度快、误差小等优点,能够满足18650锂离子电池在室温下以1 C倍率充放电时产热测量的需求。

基于AAFDE-RBF算法的PID参数整定

针对工业过程中PID(proportional integral derivative,比例积分微分)参数整定难的问题,提出一种自适应调整因子的差分进化算法(adaptive adjustment factor differential evolution algorithm,AAFDE)的神经网络(radial basis function,RBF)方法整定PID控制器的参数。先在差分进化算法中引入自适应调整变异因子,通过定义个体优劣系数引入自适应调整交叉概率因子;再采用AAFDE算法优化RBF的初始参数,建立RBF模型,接着由RBF在线辨识得到梯度信息;最后根据梯度信息对PID的3个参数在线调整。直流电机系统的仿真实验表明,与RBF-PID和DE-RBF-PID相比,AAFDE-RBF-PID控制器动态性能更好、抗干扰性能更强,控制精度更高。

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。