串级PID算法在滚球控制系统中的应用

针对传统滚球控制系统控制精度不高、控制速度较慢的特点,设计了一款运行速度快、定位精度高、机械结构稳定的滚球控制系统。该系统由STM32控制器、OV7670摄像头模块、6221MG数字舵机、触摸屏模块、电源模块及亚克力板等组成。摄像头采集小球实时位置信息,采用内环速度PID及外环位置PD算法组成的串级PID算法,系统将当前小球位置信息与设定位置相比较,计算出理想PWM占空比,驱动舵机控制平板摆动,使小球按指定方式运动。经测定,该系统控制效果良好。与单环PID控制系统相比,具有控制精度较高,控制时间更短的优势,且具有较强的抗干扰性和鲁棒性。

基于串级PID控制算法的四旋翼无人机控制系统设计

四旋翼无人机相较于传统的固定翼无人机有着更好的机动性、稳定性。它能适应更加复杂的飞行环境,对操控者的操控技术要求比较低,因此近年来四旋翼无人机在各个领域得到了更加广泛的应用。勘察、救援、电力设备巡检等众多领域都可以看到它的身影。然而相较于传统的固定翼飞机,四旋翼无人机的飞行控制系统设计难度大幅度提升。系统本身具有耦合性强、非线性、驱动数量比自由度少等特点,这些系统本身的特点大大提高了四旋翼无人机控制系统的设计难度。基于相应的物理学和力学理论,首先给四旋翼无人机建立了数学模型;然后设计了四旋翼无人机控制系统的硬件电路部分,可以为四旋翼无人机控制算法的实现提供硬件支持;最后基于串级PID控制算法为四旋翼无人机设计了飞控系统。通过仿真飞行实验验证了控制系统具有很强的稳定性和抗干扰能力。

基于串级PID控制算法的压控大功率电流源

提出了一种基于串级PID控制算法的压控大功率电流源设计方案。该电流源在内环电路采用PID控制电路,提高电流响应速度;外环电路采用数字PID控制算法,精确控制电流输出的串级PID控制模式。与传统电流源相比,该电流源具有输出功率大,可输出多路不同波形电流,且幅值频率可调范围大,脉冲电流上升时间短等优点,具有更好的通用性。

基于改进PID串级控制的地下无人车辆行驶控制策略

针对地下无人车辆在巷道环境中的无人驾驶问题,在现有改进模糊PID算法的基础上,设计了改进PID串级算法。将改进模糊PID算法作为避障算法引入航向角控制器和横向偏差控制器,控制输出转向角。输出转向角经过增量式数字PID算法后输出给转向液压系统比例电磁阀控制车辆转向。实验结果表明改进PID串级算法在响应速度、稳态误差等方面相比于多变量PID算法有较大优势。

基于改进PID算法横列式双旋翼无人机系统

横列式双旋翼无人机相较于传统固定旋翼无人机具有更强的机动性与续航能力,但是传感器测量误差会影响其控制精度。针对这一问题,在理论模型方面完成了动力学模型的推导并整定了相关物理参数;在控制算法方面自主开发三轴加速度计误差补偿算法,并创新性将该算法与传统PID控制算法结合形成改进串级双闭环PID算法,可以实现对三轴加速度计测量值累积误差的抑制,同时利用Simulink进行了30次系统控制仿真,仿真结果表明:改进PID算法理论上针对y轴位移、滚转角、俯仰角与偏航角可分别降低约78%、26%、19%与44%系统超调量;在实验测控方面搭建了试验样机+测控地面站系统,最终完成10组空中悬停对比实验。实验结果表明:改进PID算法试验样机悬停高度、滚转角、俯仰角与偏航角的稳态误差较传统PID算法减少约35.68%、49.04%、2.33%与55.96%,验证了改进控制算法的精度与实际有效性。

基于OpenMV的平衡跟随小车模型设计

目前跟随车的使用领域非常受限,样式种类也十分单一,没有一个简单拓展性强的模型,为此设计一个基于OpenMV的平衡自动跟随小车模型,分别对模型的结构、硬件与软件进行设计。模型采用stm32f103c8t6单片机作为核心控制器,运行Freertos操作系统。接收处理来自电机编码器信号与陀螺仪传感器反馈姿态信息,利用电机驱动模块,将从视觉模块OpenMV获得跟随目标的信息,进行视觉运算通过串级PID算法实现小车平衡转向前进,当丢失时间超过时间,则制动并提醒人,防止跟丢。通过实验分析结果,设计的模型的稳定性和实用性满足需求。

基于STM32的四旋翼无人机目标跟踪系统设计

本文针对四旋翼无人机的目标跟踪难点问题,设计了一种适用于多种场合的四旋翼无人机目标跟踪系统。该系统以STM32F407为核心,搭载九轴传感器、光流、气压计、OpenMV等模块,通过姿态解算和光流解耦合算法,计算出无人机精确的实时姿态和高度,并通过串级PID算法,实现稳定的飞行控制,在此基础上,通过OpenMV视觉模块进行颜色识别,确定目标位置。经实际测试四旋翼无人机能实现目标跟踪、可扩展性高、适应性强。

基于四轴飞行器的定点投放系统设计

本文综合运用传感器技术、遥感技术与控制算法,设计了一种基于四轴飞行器的定点投放系统,可以更有效地实现灾害救援。本系统采用STM32单片机为主控制器,结合姿态传感器、导航传感器、动力以及远程无线通讯部分,完成了系统的硬件设计;软件部分设计了传感器数据采集、惯性测量和姿态角解算、串级PID控制以及定点投放控制程序。试验结果表明,该系统实现了定点投放功能,达到预期目标。

四轴遥控飞行器的研制

本文以STM32F103T8U6为四轴飞行器的主控芯片,选择SX1278作为遥控与主控的通信芯片。以STC12C2052AD为遥控器的主控芯片,根据遥控指令传输控制信号,通过控制信号输出飞行器当前的姿态角、高度等信息,最终反馈给上位机。通过上位机对四轴的姿态进行调整和对四轴的模拟,使用MPU6050输出角速度微分,也就是利用各轴角加速度来监控四轴的稳定。通过调节串级PID算法中的内外环P、I、D值对输出的角速度的微分进行测试,然后利用四元数对于姿态角进行模拟分析,从而大幅度提高四轴的稳定性。在提高稳定性的基础上,顺利地完成航拍,载荷飞行,以及各项飞行任务等等。

热真空试验中产品控温方法研究及其效果验证

为降低真空环境下产品的控温风险,以热真空试验的控温系统为研究对象,分析串级PID温度控制原理,在串级PID控制算法基础上进行多分区及参数自整定,提出一种适用于大滞后性系统的产品控温方法。试验验证结果表明,应用此控温方法对某卫星功率放大器热真空试验进行控温,实现了较高的精度(达到±0.5℃)和较小的超调量(仅0.7℃),升、降温速率≥1.5℃/mm。

四旋翼无人机控制系统设计与实现

四旋翼无人机相较于固定翼无人机有飞行稳定性高、可操作性好、对无人机起落环境适应性强等众多优势,因此近年来,四旋翼无人机在航拍、地质勘测、农作物药物喷洒、抢险救灾等不同的领域有着越来越多的应用。然而四旋翼无人机的运动模型具有耦合性高、非线性的特点,这为设计四旋翼无人机飞控系统增加了难度。基于运动学以及动力学的知识建立四旋翼无人机的数学模型,然后为基于PID控制算法给无人机设计了控制器,最后利用MALAB仿真平台和实验仿真平台为所设计的控制器确定最优的设计参数。