基于BPNN-PID控制策略的果蔬保鲜环境参数调控优化

【目的】开发新的控制策略,用于解决传统控制方法果蔬保鲜环境参数因时变性、非线性、滞后性强和惯性大等特点导致的控制精度低、鲁棒性弱等问题。【方法】将传统比例−积分−微分(Proportional-integral-derivative,PID)和BP神经网络(Back-propagation neural network,BPNN)算法相结合,开发一种基于BPNN-PID的控制策略,通过自主搭建的果蔬保鲜环境调控试验平台和自主设计的控制系统,研究不同控制策略对保鲜环境参数调控效果的影响。【结果】基于BPNN-PID控制策略的果蔬保鲜环境控制系统,环境温度超调量为1.7℃、稳定时间为80 min、稳态误差为±0.2℃,环境相对湿度超调量为2.8%、稳定时间为55 min,相对湿度稳定维持在80%~90%范围内。与传统PID控制策略相比,BPNN-PID控制策略环境温度超调量减小了2.1℃、稳态误差减小了0.3℃、稳定时间缩短了25 min,环境相对湿度超调量减小了2.2%、稳定时间缩短了25 min,环境参数波动幅度均有所降低。【结论】本文开发的果蔬保鲜环境控制系统呈现出良好的动态调整能力,具有较强的鲁棒性,控制性能明显提升,实现了保鲜环境参数的精准控制,满足果蔬保鲜贮藏要求。研究结果为果蔬保鲜环境参数调控提供了参考。

地震模拟振动台三参量控制算法超调修正

针对地震模拟振动台三参量控制算法中存在超调量过大的问题,提出了离线时域修正算法:通过时域内微分方程求解得出超调量存在的原因,进而从直接消除暂态分量出发,以三角函数、傅里叶变换为工具,提出了任意输入下超调量的修正方法,仿真结果表明该方法大大降低了超调量,减小了在线计算量。同时,通过三参量在地震模拟振动台控制系统中的应用仿真得出:修正后的三参量在降低超调的同时未产生任何不利影响,能很好的应用于地震模拟振动台系统控制。

一种快速抑制超调量的改进预测控制算法

由于求取广义预测控制律时需要解Diophanatine方程和计算逆矩阵,传统的广义预测控制难以适用于那些既要求超调量小又要求实时性高的领域。本文提出了一种能快速抑制超调量的改进预测控制算法,通过柔化控制增量算法以计算当前时刻的控制量,通过单值广义预测控制算法计算下一步控制增量并将之补偿当前控制量。仿真结果表明:本算法具有超调量小、动态响应速度快、鲁棒性好的优点。

基于AMESim的液压缸活塞位置超调量仿真分析

液压缸停止时的活塞位置超调量会影响其位置控制精度。为减小液压缸位置控制误差,对超调量进行理论分析,发现载荷质量、初速度、黏性阻力和摩擦阻力均会对超调量产生影响。利用AMESim建立基于推移液压缸实验平台的液压系统仿真模型,结果表明:系统各项参数主要是通过影响液压缸活塞运动过程中的速度、阻力和载荷惯性等来影响超调量,初速度越快,阻力越小,惯性越大,超调量也就越大。基于仿真结果,提出了一种提前关闭阀来修正活塞位置超调量的方法,将实验平台中液压缸的位置误差减小到原来的9.32%。研究从理论和仿真两方面阐明了液压系统中各变量对液压缸位移超调量的影响原理,为液压缸的精确位移控制提供了理论支撑。

自适应模糊PID在无超调压力控制系统的应用

通过对压力控制系统自适应模糊PID控制器参数在线自整定,实现无超调控制.通过仿真,与常规PID控制器的相比较,说明此控制器能够改善系统的静、动态性能,增强系统适应能力和鲁棒性.

基于单步预测输出差值抑制超调的改进预测控制算法

为抑制传统预测控制算法中产生的超调量同时减小计算规模,提出了一种基于单步预测输出差值抑制超调的改进广义预测控制算法.通过在性能指标函数中引入单步预测输出差值项K[y(k+d+2/k)-y(k+d+1/k)]2有效抑制了2次预测输出之间的剧烈波动,从而有效抑制了超调量的产生,同时计算量的增加很小.算法中同时考虑了系统的时滞特性对控制过程的影响,即单步预测输出差值项施加在当前的输入控制量Δu(k)开始在预测输出中起作用之后.通过柔化系统输入Δu(k+j)有效避免了矩阵求逆运算,因此算法的计算量进一步减小.仿真实验证明该算法不仅可以有效抑制超调的产生而且可以加快算法的跟踪速度.

一种基于自适应PID参数的无超调控制方法研究

提出一种在自整定确定PID参数的基础上,根据辨识模型的时间常数与纯滞后的比值进一步对比例系数进行自适应修正,从而使得被控对象无超调的达到设定值的方法。并对该方法的跟踪性、抗扰性与鲁棒性进行了研究。

基于模型参考自适应的水肥一体化控制系统设计

针对水肥混合过程中水肥EC值精准控制的问题,设计一个基于模型参考自适应的水肥一体化决策和控制系统。建立母液动态调控模型,并通过该模型设计模型参考自适应控制器。仿真试验结果显示,模型参考自适应控制相较于模糊PID控制,在跟踪试验中超调量降低1.2%,调整时间减少12.6 s,阶跃试验中超调量降低14.4%,调整时间减少超过2 s,抗干扰能力优于模糊PID控制。通过3种方式进行田间试验,对比模糊PID控制和人工灌溉方式,采用模型参考自适应控制能够使番茄株高分别提高15.7%和35.6%,茎粗分别增长11.1%和18.6%,产量分别提升23.3%和48.1%,结果表明,模型参考自适应控制优于模糊PID控制和人工灌溉方式,从而验证模型参考自适应控制的有效性,为精准施肥灌溉提供技术支持。

DNA超微注射量的温度场控制技术

转基因微注射量的控制技术是个一直困扰着科研人员的难题。本文从微流体的动力学特性入手 ,提出一个以温度场来驱动并控制DNA微注射液的方案。该方案从理论上推导了微出流量的数学模型 ,并对硬件实现方案进行了设计。

基于FOA优化PID参数的永磁同步电机转速控制

为提高永磁同步电机转速控制的效果,提出一种基于果蝇优化算法(Fruit Fly Optimization Algorithm,FOA)优化比例积分微分控制(proportional-integral-derivative control)的方法。其中,以PMSM调速系统为背景,构建调速系统的PID方法,然后构建FOA优化PID参数的PID控制器,以实现永磁同步电机转速系统的自适应控制。仿真结果表明,FOA-PID方法具有响应速度快、超调小、抗干扰能力和速度调节能力强的特点,在固定负载改变转速条件下,仅需0.02 s即可达到稳定状态,有效改善了永磁同步电机转速控制系统的控制性能;相较于标准PID和RBF-PID方法,FOA-PID方法在正向起动转速情况下的超调量为1.36%,分别低5.73%和1.12%;在负向起动转速情况下,FOA-PID方法的最大超调量为0.56%,分别低15.13%和8.22%。由此得出,本FOA-PID方法可行,具有一定的优越性。

大型挖掘机回油背压系统的优化设计

针对含有博世力士乐背压阀总成的大型挖掘机液压回油背压系统,存在液压油温偏高及液压油散热器使用800~1200 h后出现渗油的故障现象,通过在外部管路增设单向阀、节流阀等零部件,实现回油背压单向阀的控制腔内最高工作压力设定及液压油快速充放,降低单向阀开启压力超调量,避免故障现象的产生。经试验验证,该方案简单可行、成本低,已授权实用新型专利(CN216199383U),在某公司的中大型液压挖掘机上推广运用。

交流伺服系统无超调最优PID控制器设计

根据交流伺服系统的控制性能评价需求,提出了一种基于差分进化算法的无超调最优PID控制器设计方法。在综合比较了正定二次型积分泛函、ISE、IAE和ITAE性能指标后,指出前两者不适合作为设计高精度伺服系统设计无超调最优PID控制器的性能指标。以IAE、ITAE为目标函数,在差分进化算法的优化过程中引入惩罚函数使优化过程向无超调方向发展,最终得到无超调最优PID控制器。仿真结果表明:此方法是设计交流伺服系统无超调最优PID控制器的高效途径。

基于模糊WMR-PID算法的无刷直流电机转速调节控制

针对解决白噪声下传统PID控制模式造成的输出转速显著波动,在WMR-PID控制模式的基础上,开发了一种通过无刷直流电机转速进行调节的模糊WMR-PID技术,设计了相应的控制器,并利用了实验测试对构建的控制器进行性能表征。研究结果表明:模糊WMR-PID控制模式具备优异速度跟随效果。以模糊WMR-PID方法处理时可以控制动态状态下达到较低超调量,具备优异控制性能与鲁棒性。在干扰下以模糊WMR-PID方法进行速度控制使波动幅度降低了5%,大幅缩短了稳态转速调节过程所需的时间,提高了无刷直流电机转速调节控制效率,表现出良好的运行效果。

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。

基于核反应堆功率调节系统先进控制策略研究

功率调节系统是核反应堆的重要控制系统之一,对保证反应堆核安全和稳定运行起着极其重要的作用。因此,反应堆功率控制器需要具有较快的响应速度以及较小的参数超调量。对于核反应堆这样高复杂度、时变非线性的对象,现有功率调节系统的PID反馈方法难以取得优良的控制效果,需要更多先进控制策略来实现瞬态运行过程中系统参数的低超调以及较高的负荷跟踪能力。文章研究了国内外具有较强应用经验的先进控制策略,应用于核反应堆系统中均可以一定程度上优化其控制性能,后续可以根据实际模型选择相应的控制策略,实现核功率等参数的精准控制。

改进滑阀结构降低直动压力阀压力超调率的试验研究

文中介绍了两种容易实现的降低滑阀结构直动压力阀压力超调量△P的实用结构,并通过理论和试验研究验证了这两种方案的效果。图8幅,表1个。

基于PLC实现乙二醇空调机组的节能控制

为进一步提升乙二醇空调机组在实际应用中的节能效果和控制精度,在对乙二醇空调机组节能控制总体设计的基础上,重点以其管道温度为控制对象对其当前控制器对应的控制效果进行研究,提出采用PID和模糊PID控制器实现对其管道温度的精确、及时控制,对比两种控制器对应的控制效果。最终得出,采用模糊PID控制器实现对乙二醇空调机组的节能控制。

PLC辅助下船舶柴油发电机转速控制研究

柴油发电机在运行过程中受到外部扰动时转速的波动幅度增大,影响发电机的输出稳定性和效率,因此,本文提出一种PLC(可编程逻辑控制器)辅助下船舶柴油发电机转速控制方法。根据柴油发电机的基本工作结构,对其各个部件的模型进行构建与分析。通过分析各部件模型得出的参数和特性,从静态与动态2个角度出发,选取船舶柴油发电机转速控制指标,包括静差率、超调量和动态降落。将上述指标与PLC程序逻辑结合,通过监测实时数据来判断当前状态,然后根据反馈信息调节控制参数,有效地控制柴油发电机的转速。实验结果表明,本文方法能够更加快速地调整柴油发电机的转速,并且受到外力扰动时能够迅速调整回归平稳运行状态,保证柴油发电机的长期平稳运转。

管壳式换热器换热过程对温度波动控制的影响模拟

管壳式换热器管道中不同流速和不同流体密度的物质在流动过程中会引起流体不平衡,换热过程复杂,导致部分管道内液体温度出现波动,影响温度控制效果。为了确保管壳式换热器的出口温度达到生产需求,针对管壳式换热器换热过程对温度波动控制的影响模拟进行研究。首先分析管壳式换热器的换热过程,在假设条件下获得管道内壁与换热油、管道内壁/外壁和金属外表面间的换热关系;然后根据换热分析结果建立管壳式换热器的传递函数,量化换热过程;结合换热过程和PID算法,建立管壳式换热器换热过程对温度波动控制的影响模型。模拟实验结果表明:该模型在分析控制精度、超调量和控制效率方面表现出良好的性能。

聚氯乙烯聚合反应过程温度的控制对策

为优化聚氯乙烯聚合反应过程中温度控制的对策,取得更理想的温度控制效果,文章以聚氯乙烯聚合反应过程为中心,对温度控制展开深入研究。掌握聚氯乙烯悬浮聚合反应基本原理,梳理聚氯乙烯聚合温度控制方法与控制流程,并科学预防超调量与积分饱和现象,以期为相关人员提供参考。