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。

变参数PID控制器

在分析ＰＩＤ控制基本原理的基础上，提出了一种改进的ＰＩＤ控制器——变参数ＰＩＤ控制器．该控制器根据控制偏差的大小通过非线性函数在线改变ＰＩＤ三个控制参数的大小，以获得满意的控制性能．本文给出了该控制器的三种结构，将这三种结构与常规ＰＩＤ控制器进行了对比仿真实验，结果表明这三种结构的性能均优于后者．本文还就该控制器的抗干扰性能、鲁棒性能、对非最小相位系统的适用性进行了仿真．仿真结果表明，该控制器性能良好．

适用于非线性对象的神经元变结构PID控制

针对具有严重非线性的受控对象,提出了一种神经元变结构PID控制方法.该方法将变结构PID控制器与神经元控制器相结合,用一个神经元实现变结构PID控制器中结构变化的部分;同时用另一个神经元实时调整PID控制器的参数,提高了控制系统的响应速度和鲁棒性.将所提出控制方法用于pH中和过程控制,仿真实验结果表明,该方法具有满意的控制品质及较强的适应性.

基于增益调整型模糊PID控制的变频恒压供水系统

针对变频恒压供水系统切泵时由于被控对象参数变化而导致的常规PID控制器控制性能变差,甚至系统运行不稳定的问题,提出了基于系统误差及其变化率实时调整PID参数的方法;设计了增益调整型模糊PID控制器。该控制器可以实现常规PID控制器难以实现的变对象参数控制功能,降低对多台水泵参数一致性的要求,增加多泵组合系统的灵活性。仿真和实际运行表明,系统切换变频泵时该控制器对水压的超调量和系统振荡均能起到很好的抑制作用。

基于神经网络的IMC-PID超声波电机控制

由于常规PID控制器无法有效地控制超声波电机非线性的运行特性,提出了一种基于神经网络的可变增益型内模PID控制(IMC-PID),构建IMC-PID简化PID控制器的参数整定,只需调节其中一个参数,为弥补超声波电机的非线性问题,引入神经网络到控制器中来调节参数。实验基于超声波电机伺服系统,利用该控制系统对行波超声波电机进行控制,得到了控制输入和输出的响应关系,并得出了较小的稳态误差,实验证明对超声波电机特性变化及负载扰动适应能力强。

基于变增益单神经元PID的秸秆旋埋还田导航系统研制

水稻田土壤松软,收割机作业后会出现残留秸秆凸起、地表坑洼等现象,导致秸秆旋埋还田作业易出现重耕、漏耕和自动驾驶路径跟踪精度差等问题。该研究基于滑移估计模型推导了拖拉机路径跟踪的前轮转角控制率,并设计了一种变增益单神经元PID导航控制器。在自主设计的电控比例液压转向系统基础上开发了秸秆旋埋还田导航系统,采用双天线RTK-GNSS获取拖拉机的实时位置和航向角信息,由变增益单神经元PID控制器根据理论转角和航向角偏差变化输出实际执行转角,实现旋埋作业自主路径跟踪。田间试验表明,作业速度为1.15m/s时,变增益单神经元PID控制器的自适应直线跟踪最大横向偏差不超过0.071 m,平均绝对偏差不超过0.031 m。与常规PID控制器相比,变增益单神经元PID控制器的最大横向偏差和平均绝对偏差控制精度分别提高了53.08%和51.72%;与单神经元PID控制器相比,最大横向偏差和平均绝对偏差控制精度分别提高了39.00%和28.21%。该研究设计的变增益单神经元PID控制器可以增强导航系统的适应性和鲁棒性,提高路径跟踪精度,适用于未来无人驾驶下的秸秆旋埋还田作业。

基于变增益模糊PID控制的移动机器人轨迹跟踪

该文对轮式移动机器人提出了一种基于变增益的模糊PID轨迹跟踪控制方法。首先将常规PID分为PI和PD的组合,再把PID的输出转化为误差和误差变化率之和,然后设计增益随误差变化的自适应调节律,使得移动机器人跟踪期望的运动轨迹。最后通过实验验证了所提方法的有效性。

基于可变增益PID的多轴焊接机器人控制系统研究

针对焊接机器人对运行稳定性和可靠性的要求，以常见的三轴联动焊接机器人为依据，分析了其正逆运动学模型，在此基础上设计了可变增益PID控制方案，并建立了控制系统的模型，利用设计软件MATLAB的分析工具箱对所设计的控制方案进行了验证和评估。分析结果表明，在理想状态下控制系统能够满足机器人运行稳定性与可靠性的要求，为后续研究奠定了基础。

基于变增益PID的两栖航行器控制律设计

水空两栖无人航行器结合四旋翼无人机及水面无人艇的优势,实现了水空两栖作业的需求。由于空气与水体的介质特性具有显著差异,两栖航行器处于运动域过渡阶段时,航行器接触介质和运动状态的改变,使其难以实现平稳控制。针对这一问题,通过建立不同运动阶段的两栖航行器数学模型,和设计相应的控制器,基于变增益PID的控制方式以实现两栖航行器的平稳控制。仿真实验结果表明所给出的控制方法稳定、可行,能够满足航行器需求。

基于自适应遗传算法的风电机组变桨控制参数自寻优方法

当前,风力发电机组变桨系统采用传统PID参数整定方法,整定效率低、精确度和适应性差。为此,文章提出一种基于自适应遗传算法的风力发电机组变桨控制参数自寻优方法,包括变增益变桨PID参数自寻优和塔架加阻参数自寻优。其首先阐述了变桨控制系统基本原理;接着基于遗传算法根据风力发电机组不同机型对约束条件进行规划设计,涉及初始种群选择、自寻优算法约束及适应度函数设计;最后对传统参数整定方法与自寻优参数整定方法的响应曲线、仿真及现场运行结果进行对比分析。结果表明,相较传统方法整定的PID参数,自寻优变桨参数下发电机转速波动约降低10%,塔底My疲劳载荷约降低2%,对整定效率、精确度及适应性具有较好的改善效果。

应用神经元自适应PSD控制变频空调系统的仿真研究

以变频空调系统为研究对象,将自适应控制与神经元PID控制相结合,建立了空调系统的神经元自适应PSD控制模块,并建立了模型,进行了仿真研究。结果表明,与常规PID控制相比,该控制方法具有较强的自适应、自学习、自组织能力和较好的鲁棒性,控制算法简单,容易实现,适合变频空调系统的实时控制。

基于PLC的高可靠性智能励磁调节器

设计了一种基于可编程序控制器(PLC)的高可靠性智能励磁调节器,给出了调节器的软件和硬件实现方法。解决了PLC在励磁系统中应用存在的频率测量及同步移相触发脉冲形成的两个难题。采用了在线变增益改进PID控制策略,该算法根据偏差的大小及PID参数对系统控制性能影响的专家知识在线调整PID参数,提高了PID算法对不同控制对象的鲁棒性和适应性。设计的调节器具有功能丰富、调节速度快、可靠性高等优点。试验表明该调节器具有良好的动静态特性。

基于Hebbina监督学习算法的神经网络变距控制

变距控制是变速恒频风力发电机组的核心技术之一,由于变距系统具有纯滞后非线性的特性,采用常规的PID算法已无法满足控制目标的要求.由1 MW变速恒频风力发电机组实际运行情况可知,其控制器PID参数需要不断在线整定,为此设计了基于Hebbina监督学习机理的神经网络变距控制算法.根据机组运行的实际数据进行离线学习,确定Hebbina监督学习算法的学习速率iη,然后进行在线整定,以保证风力发电机组处于最佳运行状态.给出了1 MW风力发电机组采用常规PID算法和神经网络变距控制算法的仿真对比结果,从中可以看出后者的动态特性和稳态特性明显优于前者,对于实际应用将起到指导作用.

永磁同步电机伺服系统的变增益自抗扰控制器设计

针对传统的线性自抗扰控制技术中存在的初始峰值问题,设计了一种变增益自抗扰控制器,并应用到永磁同步电机伺服控制方案设计中,分别对永磁同步电机的转速环和电流环设计转速和电流控制器。采用变增益自抗扰控制器的永磁同步电机伺服控制方案,削弱了传统方法系统初始峰值问题以及抗负载扰动能力得到较大的改善,提高了系统的动态性能。仿真和实验结果表明,变增益自抗扰控制器解决了传统方法的峰值问题,且与传统的PID控制器比较,系统在负载转矩变化时响应速度快、超调小、控制精度高,具备较强的鲁棒性。

基于改进混合模型的一类固定床反应器推断控制

对一类非绝热式固定床反应器提出了一种基于改进混合模型的非线性自适应推断控制策略：给出一种基于结合先验知识和人工神经网络的改进混合模型的推断估计器设计方法；提出一种改进程序变增益ＰＩＤ算法设计控制器；设计了该固定床反应器基于改进混合模型的推断控制系统。仿真结果表明：该推断估计器具有良好的静态和动态特性，较高的估计精度和较好的实时性，所需训练样本少，易于理解和研究及外推性能良好等特点，该推断控制系统还具有良好的跟踪和抗干扰性能。

区间二型模糊PI/PD控制器设计与结构分析

针对模糊控制器内部工作机理未知的问题,提出一种区间二型(IT2)模糊PI/PD控制器,并推导了该IT2模糊控制器的解析结构。该模糊控制器采用Mamdani型规则形式,为每个输入变量仅分配两个IT2模糊集合,具有规则数量少、规则不确定性影响小、控制输出平滑等优点。根据IT2模糊控制器的降型特点,将整个输入空间划分为15个分区,进而推导出在每个分区上控制输出的数学表达式,证明出该IT2模糊控制器等效为具有变增益的非线性比例积分(PI)或比例微分(PD)控制器。最后,在仿真和实验中与相对应的一型模糊控制器和传统PI控制器的控制效果进行对比,验证了该IT2模糊PI/PD控制器的有效性。

航空发动机半物理仿真平台中压力模拟系统的设计

介绍了航空发动机控制系统半物理仿真平台中压力模拟系统的设计。系统采用电液伺服元件作为驱动装置、TMS320F2808芯片以及可变增益的PID控制算法进行数据处理。其响应快速、稳定,能根据给定指令模拟出压力信号的变化,可以代替电路仿真信号给发动机控制系统以真实的压力传感器信号激励,在航空发动机控制系统尤其是压比控制的研究中将产生效益。

基于WSN及半导体制冷的端子箱防潮控温装置研制

本文所研制的基于WSN及半导体制冷的变电站端子箱防潮控温装置利用半导体制冷特性使水汽在制冷终端中凝结成水排出,并建立无线传感器网络实现与主站系统的信息交互,能够同时实现实时监控与有效除湿控温的功能。软件设计上,采用卡尔曼滤波算法优化监测数据,运用在线变增益PID算法控制输出,以达到准确、快速控制的目的,并提出了通信报文完整性识别的方法及无线传感器网络的组建方案。现场运行试验表明,所设计的装置运行可靠,能有效解决端子箱凝露问题。

基于比例积分微分的电机滑模变结构同步控制

针对电机滑模变结构同步控制存在超调量较大、调节耗时长、导致滑模变结构脉动过大的问题,提出基于比例积分微分的电机滑模变结构控制方法。根据电机的物理模型与负载模型,获取PID控制器传递函数,并分析影响控制性能的参数;在积分增益、微分增益基础上改进PID,结合抗积分饱和算法,改善误差反应速度和灵敏度,确定最后PI控制方式。仿真结果证明,所提方法的超调量较小,调节耗时短,可以较好控制电机的滑模变结构波动,滑模变结构的脉动较小,响应速度得到提高,有望更好地实现对电机滑模变结构的同步控制。

移相全桥鲁棒性变增益控制策略的研究

针对传统PID控制的移相全桥变换器难以获得理想的动静态特性,在分析移相全桥模型的基础上,设计以输入电压和负载作为变参数的线性变参数模型。利用变参数极值组合将其变为多胞形模型,并通过对其顶点进行稳定性分析和控制器设计,得到一种建立在软开关移相全桥变换器的多胞形线性变参数模型基础上的鲁棒性变增益调度控制。通过Matlab仿真与传统的PID控制进行比较,表明鲁棒性变增益控制器具有更好的控制效果。